RU2818835C2 - Fucosyltransferases and their use for obtaining fucosylated oligosaccharides - Google Patents
Fucosyltransferases and their use for obtaining fucosylated oligosaccharides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818835C2 RU2818835C2 RU2020102747A RU2020102747A RU2818835C2 RU 2818835 C2 RU2818835 C2 RU 2818835C2 RU 2020102747 A RU2020102747 A RU 2020102747A RU 2020102747 A RU2020102747 A RU 2020102747A RU 2818835 C2 RU2818835 C2 RU 2818835C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cell
- genetically modified
- seq
- fucose
- fucosyltransferase
- Prior art date
Links
- 108010019236 Fucosyltransferases Proteins 0.000 title claims abstract description 141
- 102000006471 Fucosyltransferases Human genes 0.000 title claims abstract description 140
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 title claims abstract description 100
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 title claims abstract description 100
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims abstract description 106
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 claims abstract description 105
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims abstract description 105
- SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N L-fucopyranose Chemical group C[C@@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 67
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 47
- 239000008101 lactose Substances 0.000 claims abstract description 47
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 108010046068 N-Acetyllactosamine Synthase Proteins 0.000 claims abstract description 21
- OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N N-acelyl-D-glucosamine Natural products CC(=O)NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O OVRNDRQMDRJTHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N N-acetylglucosamine Natural products CC(=O)N[C@@H](C=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 102100021700 Glycoprotein-N-acetylgalactosamine 3-beta-galactosyltransferase 1 Human genes 0.000 claims abstract description 17
- 101000896564 Homo sapiens Glycoprotein-N-acetylgalactosamine 3-beta-galactosyltransferase 1 Proteins 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N N-acetyl-beta-D-glucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229950006780 n-acetylglucosamine Drugs 0.000 claims abstract description 13
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 238
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 102
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 63
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 63
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 49
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 claims description 47
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 47
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 47
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 43
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 29
- SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N D-mannomethylose Natural products CC1OC(O)C(O)C(O)C1O SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 24
- LQEBEXMHBLQMDB-UHFFFAOYSA-N GDP-L-fucose Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC1C(O)C(O)C(N2C3=C(C(N=C(N)N3)=O)N=C2)O1 LQEBEXMHBLQMDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- LQEBEXMHBLQMDB-JGQUBWHWSA-N GDP-beta-L-fucose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@@H]1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](N2C3=C(C(NC(N)=N3)=O)N=C2)O1 LQEBEXMHBLQMDB-JGQUBWHWSA-N 0.000 claims description 20
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 claims description 17
- SHZGCJCMOBCMKK-PQMKYFCFSA-N L-Fucose Natural products C[C@H]1O[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-PQMKYFCFSA-N 0.000 claims description 11
- PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N L-rhamnose Natural products CC(O)C(O)C(O)C(O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 10
- 150000001413 amino acids Chemical group 0.000 claims description 9
- LFTYTUAZOPRMMI-CFRASDGPSA-N UDP-N-acetyl-alpha-D-glucosamine Chemical compound O1[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](NC(=O)C)[C@H]1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](N2C(NC(=O)C=C2)=O)O1 LFTYTUAZOPRMMI-CFRASDGPSA-N 0.000 claims description 8
- LFTYTUAZOPRMMI-UHFFFAOYSA-N UNPD164450 Natural products O1C(CO)C(O)C(O)C(NC(=O)C)C1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC1C(O)C(O)C(N2C(NC(=O)C=C2)=O)O1 LFTYTUAZOPRMMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HSCJRCZFDFQWRP-UHFFFAOYSA-N Uridindiphosphoglukose Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC1C(O)C(O)C(N2C(NC(=O)C=C2)=O)O1 HSCJRCZFDFQWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 101150025078 fucK gene Proteins 0.000 claims description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 102100040648 L-fucose kinase Human genes 0.000 claims description 4
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 claims description 4
- 108010083136 fucokinase Proteins 0.000 claims description 4
- 108091000115 phosphomannomutase Proteins 0.000 claims description 4
- GSXOAOHZAIYLCY-UHFFFAOYSA-N D-F6P Natural products OCC(=O)C(O)C(O)C(O)COP(O)(O)=O GSXOAOHZAIYLCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 108010084372 D-arabinose isomerase Proteins 0.000 claims description 3
- BGWGXPAPYGQALX-VRPWFDPXSA-N D-fructofuranose 6-phosphate Chemical compound OCC1(O)O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@@H]1O BGWGXPAPYGQALX-VRPWFDPXSA-N 0.000 claims description 3
- 102100024515 GDP-L-fucose synthase Human genes 0.000 claims description 3
- 108030006298 GDP-L-fucose synthases Proteins 0.000 claims description 3
- 108010062427 GDP-mannose 4,6-dehydratase Proteins 0.000 claims description 3
- 102000002312 GDPmannose 4,6-dehydratase Human genes 0.000 claims description 3
- 101710186049 L-fuculokinase Proteins 0.000 claims description 3
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 3
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 claims description 3
- 102000001253 Protein Kinase Human genes 0.000 claims description 3
- 102000003929 Transaminases Human genes 0.000 claims description 3
- 108090000340 Transaminases Proteins 0.000 claims description 3
- 108010061048 UDPacetylglucosamine pyrophosphorylase Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- RPKLZQLYODPWTM-KBMWBBLPSA-N cholanoic acid Chemical compound C1CC2CCCC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@@H](CCC(O)=O)C)[C@@]1(C)CC2 RPKLZQLYODPWTM-KBMWBBLPSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 claims description 3
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 claims description 3
- 108010084034 glucosamine-1-phosphate acetyltransferase Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 3
- 108010032867 phosphoglucosamine mutase Proteins 0.000 claims description 3
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 claims description 3
- 102000009569 Phosphoglucomutase Human genes 0.000 claims description 2
- 102000030605 Phosphomannomutase Human genes 0.000 claims description 2
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 claims description 2
- TXCIAUNLDRJGJZ-UHFFFAOYSA-N CMP-N-acetyl neuraminic acid Natural products O1C(C(O)C(O)CO)C(NC(=O)C)C(O)CC1(C(O)=O)OP(O)(=O)OCC1C(O)C(O)C(N2C(N=C(N)C=C2)=O)O1 TXCIAUNLDRJGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- TXCIAUNLDRJGJZ-BILDWYJOSA-N CMP-N-acetyl-beta-neuraminic acid Chemical compound O1[C@@H]([C@H](O)[C@H](O)CO)[C@H](NC(=O)C)[C@@H](O)C[C@]1(C(O)=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](N2C(N=C(N)C=C2)=O)O1 TXCIAUNLDRJGJZ-BILDWYJOSA-N 0.000 claims 2
- HSCJRCZFDFQWRP-ABVWGUQPSA-N UDP-alpha-D-galactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](N2C(NC(=O)C=C2)=O)O1 HSCJRCZFDFQWRP-ABVWGUQPSA-N 0.000 claims 2
- 108010043841 Glucosamine 6-Phosphate N-Acetyltransferase Proteins 0.000 claims 1
- 102000002740 Glucosamine 6-Phosphate N-Acetyltransferase Human genes 0.000 claims 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 claims 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 claims 1
- 108010035265 N-acetylneuraminate synthase Proteins 0.000 claims 1
- 108010081778 N-acylneuraminate cytidylyltransferase Proteins 0.000 claims 1
- 102100029954 Sialic acid synthase Human genes 0.000 claims 1
- 101710161071 Sialic acid transporter NanT Proteins 0.000 claims 1
- 101000693115 Sulfurisphaera tokodaii (strain DSM 16993 / JCM 10545 / NBRC 100140 / 7) Sugar-1-phosphate acetyltransferase Proteins 0.000 claims 1
- 101710091363 UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase Proteins 0.000 claims 1
- PNNNRSAQSRJVSB-KCDKBNATSA-N aldehydo-L-fucose Chemical compound C[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-KCDKBNATSA-N 0.000 claims 1
- 229930029653 phosphoenolpyruvate Natural products 0.000 claims 1
- IEQCXFNWPAHHQR-UHFFFAOYSA-N lacto-N-neotetraose Natural products OCC1OC(OC2C(C(OC3C(OC(O)C(O)C3O)CO)OC(CO)C2O)O)C(NC(=O)C)C(O)C1OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O IEQCXFNWPAHHQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- IEQCXFNWPAHHQR-YKLSGRGUSA-N beta-D-Gal-(1->4)-beta-D-GlcNAc-(1->3)-beta-D-Gal-(1->4)-D-Glc Chemical compound O([C@H]1[C@H](O)[C@H]([C@@H](O[C@@H]1CO)O[C@@H]1[C@H]([C@H](O[C@@H]2[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@H](CO)[C@@H]1O)O)NC(=O)C)[C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O IEQCXFNWPAHHQR-YKLSGRGUSA-N 0.000 abstract 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 51
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 51
- AXQLFFDZXPOFPO-UNTPKZLMSA-N beta-D-Galp-(1->3)-beta-D-GlcpNAc-(1->3)-beta-D-Galp-(1->4)-beta-D-Glcp Chemical compound O([C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]([C@H]1O)O[C@H]1[C@@H]([C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O1)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1)O)NC(=O)C)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]1CO AXQLFFDZXPOFPO-UNTPKZLMSA-N 0.000 description 41
- AXQLFFDZXPOFPO-UHFFFAOYSA-N UNPD216 Natural products O1C(CO)C(O)C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(NC(=O)C)C1OC(C1O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(O)C(O)OC1CO AXQLFFDZXPOFPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- USIPEGYTBGEPJN-UHFFFAOYSA-N lacto-N-tetraose Natural products O1C(CO)C(O)C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(NC(=O)C)C1OC1C(O)C(CO)OC(OC(C(O)CO)C(O)C(O)C=O)C1O USIPEGYTBGEPJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 102000005744 Glycoside Hydrolases Human genes 0.000 description 33
- 108010031186 Glycoside Hydrolases Proteins 0.000 description 33
- FZIVHOUANIQOMU-UHFFFAOYSA-N lacto-N-fucopentaose I Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(C(OC3C(C(OC4C(OC(O)C(O)C4O)CO)OC(CO)C3O)O)OC(CO)C2O)NC(C)=O)OC(CO)C(O)C1O FZIVHOUANIQOMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- FZIVHOUANIQOMU-YIHIYSSUSA-N alpha-L-Fucp-(1->2)-beta-D-Galp-(1->3)-beta-D-GlcpNAc-(1->3)-beta-D-Galp-(1->4)-D-Glcp Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](O[C@@H]2[C@H]([C@H](O[C@@H]3[C@H]([C@H](O[C@@H]4[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]4O)CO)O[C@H](CO)[C@@H]3O)O)O[C@H](CO)[C@H]2O)NC(C)=O)O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1O FZIVHOUANIQOMU-YIHIYSSUSA-N 0.000 description 28
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 27
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 23
- 238000004977 Hueckel calculation Methods 0.000 description 22
- RBMYDHMFFAVMMM-PLQWBNBWSA-N neolactotetraose Chemical compound O([C@H]1[C@H](O)[C@H]([C@@H](O[C@@H]1CO)O[C@@H]1[C@H]([C@H](O[C@H]([C@H](O)CO)[C@H](O)[C@@H](O)C=O)O[C@H](CO)[C@@H]1O)O)NC(=O)C)[C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O RBMYDHMFFAVMMM-PLQWBNBWSA-N 0.000 description 22
- 229940062780 lacto-n-neotetraose Drugs 0.000 description 21
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 20
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 17
- 108010020764 Transposases Proteins 0.000 description 16
- 102000008579 Transposases Human genes 0.000 description 16
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N Fucose Natural products C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 14
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 14
- 241001198387 Escherichia coli BL21(DE3) Species 0.000 description 13
- TVVLIFCVJJSLBL-SEHWTJTBSA-N Lacto-N-fucopentaose V Chemical compound O[C@H]1C(O)C(O)[C@H](C)O[C@H]1OC([C@@H](O)C=O)[C@@H](C(O)CO)O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](OC2[C@@H](C(OC3[C@@H](C(O)C(O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 TVVLIFCVJJSLBL-SEHWTJTBSA-N 0.000 description 13
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 13
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 12
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 12
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 11
- 235000020256 human milk Nutrition 0.000 description 11
- 210000004251 human milk Anatomy 0.000 description 11
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 11
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 10
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 10
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 10
- 239000013615 primer Substances 0.000 description 10
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 9
- 108700023372 Glycosyltransferases Proteins 0.000 description 9
- SNFSYLYCDAVZGP-UHFFFAOYSA-N UNPD26986 Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)OC(CO)C(O)C1O SNFSYLYCDAVZGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 9
- SNFSYLYCDAVZGP-OLAZETNGSA-N 2'-fucosyllactose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](O[C@@H]2[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1O SNFSYLYCDAVZGP-OLAZETNGSA-N 0.000 description 8
- 241000606124 Bacteroides fragilis Species 0.000 description 8
- 241001646716 Escherichia coli K-12 Species 0.000 description 8
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 8
- 108010001671 galactoside 3-fucosyltransferase Proteins 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 8
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 8
- 102000051366 Glycosyltransferases Human genes 0.000 description 7
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- 230000033581 fucosylation Effects 0.000 description 7
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 150000002772 monosaccharides Chemical group 0.000 description 7
- 239000006870 ms-medium Substances 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 7
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 7
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 7
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 7
- WJPIUUDKRHCAEL-UHFFFAOYSA-N 3FL Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(CO)OC(O)C1O WJPIUUDKRHCAEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 6
- 101710175625 Maltose/maltodextrin-binding periplasmic protein Proteins 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 108010084455 Zeocin Proteins 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 6
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 6
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 6
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- CWCMIVBLVUHDHK-ZSNHEYEWSA-N phleomycin D1 Chemical compound N([C@H](C(=O)N[C@H](C)[C@@H](O)[C@H](C)C(=O)N[C@@H]([C@H](O)C)C(=O)NCCC=1SC[C@@H](N=1)C=1SC=C(N=1)C(=O)NCCCCNC(N)=N)[C@@H](O[C@H]1[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O1)O[C@@H]1[C@H]([C@@H](OC(N)=O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)O)C=1N=CNC=1)C(=O)C1=NC([C@H](CC(N)=O)NC[C@H](N)C(N)=O)=NC(N)=C1C CWCMIVBLVUHDHK-ZSNHEYEWSA-N 0.000 description 6
- 241000894007 species Species 0.000 description 6
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 6
- WJPIUUDKRHCAEL-YVEAQFMBSA-N 3-fucosyllactose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](CO)OC(O)[C@@H]1O WJPIUUDKRHCAEL-YVEAQFMBSA-N 0.000 description 5
- 101710098620 Alpha-1,2-fucosyltransferase Proteins 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 241000186015 Bifidobacterium longum subsp. infantis Species 0.000 description 5
- 101100503580 Helicobacter pylori fucT gene Proteins 0.000 description 5
- OVRNDRQMDRJTHS-RTRLPJTCSA-N N-acetyl-D-glucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@H]1C(O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O OVRNDRQMDRJTHS-RTRLPJTCSA-N 0.000 description 5
- USAZACJQJDHAJH-KDEXOMDGSA-N [[(2r,3s,4r,5s)-5-(2,4-dioxo-1h-pyrimidin-6-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2r,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl] hydrogen phosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C=2NC(=O)NC(=O)C=2)O1 USAZACJQJDHAJH-KDEXOMDGSA-N 0.000 description 5
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 5
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000022532 regulation of transcription, DNA-dependent Effects 0.000 description 5
- 150000004044 tetrasaccharides Chemical class 0.000 description 5
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 4
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 241000194033 Enterococcus Species 0.000 description 4
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 4
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 4
- BRHHWBDLMUBZQQ-JZEMXWCPSA-N Lactodifucotetraose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]([C@H](O)[C@H](O)CO)[C@H](C=O)O[C@@H]1[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O2)O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 BRHHWBDLMUBZQQ-JZEMXWCPSA-N 0.000 description 4
- LKOHREGGXUJGKC-UHFFFAOYSA-N Lactodifucotetraose Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(C(O)C(O)OC2CO)OC2C(C(O)C(O)C(C)O2)O)OC(CO)C(O)C1O LKOHREGGXUJGKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000588912 Pantoea agglomerans Species 0.000 description 4
- 241000606856 Pasteurella multocida Species 0.000 description 4
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 4
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 4
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 4
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 4
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 description 4
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 4
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 108010060845 lactose permease Proteins 0.000 description 4
- 101150006217 lex1 gene Proteins 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 229940051027 pasteurella multocida Drugs 0.000 description 4
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 4
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 210000001236 prokaryotic cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 4
- 239000013595 supernatant sample Substances 0.000 description 4
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 4
- MGSRCZKZVOBKFT-UHFFFAOYSA-N thymol Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C)C=C1O MGSRCZKZVOBKFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 4
- 229940062827 2'-fucosyllactose Drugs 0.000 description 3
- HWHQUWQCBPAQQH-UHFFFAOYSA-N 2-O-alpha-L-Fucosyl-lactose Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC(C(O)CO)C(O)C(O)C=O HWHQUWQCBPAQQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001132169 Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 Species 0.000 description 3
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 description 3
- 241000933529 Bifidobacterium bifidum JCM 1254 Species 0.000 description 3
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101150102398 Galt gene Proteins 0.000 description 3
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 3
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000590002 Helicobacter pylori Species 0.000 description 3
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 3
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 3
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 3
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- XMQFTWRPUQYINF-UHFFFAOYSA-N bensulfuron-methyl Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1CS(=O)(=O)NC(=O)NC1=NC(OC)=CC(OC)=N1 XMQFTWRPUQYINF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactosamine Natural products NC1C(O)OC(CO)C(O)C1O MSWZFWKMSRAUBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000007478 beta-N-Acetylhexosaminidases Human genes 0.000 description 3
- 108010085377 beta-N-Acetylhexosaminidases Proteins 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 3
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 3
- 101150002054 galE gene Proteins 0.000 description 3
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 3
- 229940037467 helicobacter pylori Drugs 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- BPHPUYQFMNQIOC-NXRLNHOXSA-N isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside Chemical compound CC(C)S[C@@H]1O[C@H](CO)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O BPHPUYQFMNQIOC-NXRLNHOXSA-N 0.000 description 3
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 3
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 3
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 3
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 3
- 238000002552 multiple reaction monitoring Methods 0.000 description 3
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 3
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 150000004043 trisaccharides Chemical class 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N (+)-Galactose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000885514 Arabidopsis thaliana Putative fucosyltransferase-like protein Proteins 0.000 description 2
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 2
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 2
- 241000193752 Bacillus circulans Species 0.000 description 2
- 241000193749 Bacillus coagulans Species 0.000 description 2
- 241000193422 Bacillus lentus Species 0.000 description 2
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 description 2
- 241000194107 Bacillus megaterium Species 0.000 description 2
- 241000194106 Bacillus mycoides Species 0.000 description 2
- 241000194103 Bacillus pumilus Species 0.000 description 2
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 2
- 241000770536 Bacillus thermophilus Species 0.000 description 2
- 241000186016 Bifidobacterium bifidum Species 0.000 description 2
- 241001608472 Bifidobacterium longum Species 0.000 description 2
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 241000193417 Brevibacillus laterosporus Species 0.000 description 2
- 241000193163 Clostridioides difficile Species 0.000 description 2
- 241000193401 Clostridium acetobutylicum Species 0.000 description 2
- 241001656809 Clostridium autoethanogenum Species 0.000 description 2
- 241000186566 Clostridium ljungdahlii Species 0.000 description 2
- 241000186226 Corynebacterium glutamicum Species 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- 241000194031 Enterococcus faecium Species 0.000 description 2
- 101100280818 Escherichia coli (strain K12) fcl gene Proteins 0.000 description 2
- 241001014021 Escherichia coli O55:H7 Species 0.000 description 2
- 229930186217 Glycolipid Natural products 0.000 description 2
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 2
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 2
- NYHBQMYGNKIUIF-UUOKFMHZSA-N Guanosine Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O NYHBQMYGNKIUIF-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 2
- 241000170280 Kluyveromyces sp. Species 0.000 description 2
- 241000235058 Komagataella pastoris Species 0.000 description 2
- RJTOFDPWCJDYFZ-SPVZFZGWSA-N Lacto-N-triaose Chemical compound CC(=O)N[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O[C@H]([C@H](O)CO)[C@H](O)[C@@H](O)C=O)O[C@H](CO)[C@@H]1O RJTOFDPWCJDYFZ-SPVZFZGWSA-N 0.000 description 2
- 240000001046 Lactobacillus acidophilus Species 0.000 description 2
- 235000013956 Lactobacillus acidophilus Nutrition 0.000 description 2
- 244000199885 Lactobacillus bulgaricus Species 0.000 description 2
- 235000013960 Lactobacillus bulgaricus Nutrition 0.000 description 2
- 244000199866 Lactobacillus casei Species 0.000 description 2
- 235000013958 Lactobacillus casei Nutrition 0.000 description 2
- 241000218492 Lactobacillus crispatus Species 0.000 description 2
- 241000186673 Lactobacillus delbrueckii Species 0.000 description 2
- 241000186606 Lactobacillus gasseri Species 0.000 description 2
- 241001561398 Lactobacillus jensenii Species 0.000 description 2
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 description 2
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 description 2
- 241000186604 Lactobacillus reuteri Species 0.000 description 2
- 241000218588 Lactobacillus rhamnosus Species 0.000 description 2
- 241000186869 Lactobacillus salivarius Species 0.000 description 2
- 241000194036 Lactococcus Species 0.000 description 2
- 241000192041 Micrococcus Species 0.000 description 2
- 241000187708 Micromonospora Species 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588650 Neisseria meningitidis Species 0.000 description 2
- 241000529648 Neisseria meningitidis MC58 Species 0.000 description 2
- 241001263478 Norovirus Species 0.000 description 2
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 2
- 241000588701 Pectobacterium carotovorum Species 0.000 description 2
- 241000235648 Pichia Species 0.000 description 2
- 241000235061 Pichia sp. Species 0.000 description 2
- 241000188645 Pseudogulbenkiania ferrooxidans Species 0.000 description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 2
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 description 2
- 241000316848 Rhodococcus <scale insect> Species 0.000 description 2
- 108091028664 Ribonucleotide Proteins 0.000 description 2
- 241000235088 Saccharomyces sp. Species 0.000 description 2
- 241001360381 Saccharomycopsis sp. Species 0.000 description 2
- 241000720795 Schizosaccharomyces sp. Species 0.000 description 2
- 101710084578 Short neurotoxin 1 Proteins 0.000 description 2
- 241000204117 Sporolactobacillus Species 0.000 description 2
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 2
- 244000057717 Streptococcus lactis Species 0.000 description 2
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000520244 Tatumella citrea Species 0.000 description 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 2
- 239000005844 Thymol Substances 0.000 description 2
- 101710182532 Toxin a Proteins 0.000 description 2
- XCCTYIAWTASOJW-XVFCMESISA-N Uridine-5'-Diphosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 XCCTYIAWTASOJW-XVFCMESISA-N 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 241000589636 Xanthomonas campestris Species 0.000 description 2
- 241000490645 Yarrowia sp. Species 0.000 description 2
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 2
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 2
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 2
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 2
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 2
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004436 artificial bacterial chromosome Anatomy 0.000 description 2
- 210000001106 artificial yeast chromosome Anatomy 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 229940054340 bacillus coagulans Drugs 0.000 description 2
- 210000003578 bacterial chromosome Anatomy 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940002008 bifidobacterium bifidum Drugs 0.000 description 2
- 229940004120 bifidobacterium infantis Drugs 0.000 description 2
- 229940009291 bifidobacterium longum Drugs 0.000 description 2
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000132 electrospray ionisation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 2
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 101150117187 glmS gene Proteins 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical group 0.000 description 2
- 102000045442 glycosyltransferase activity proteins Human genes 0.000 description 2
- 108700014210 glycosyltransferase activity proteins Proteins 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 101150066555 lacZ gene Proteins 0.000 description 2
- 229930193965 lacto-N-fucopentaose Natural products 0.000 description 2
- 229940039695 lactobacillus acidophilus Drugs 0.000 description 2
- 229940004208 lactobacillus bulgaricus Drugs 0.000 description 2
- 229940017800 lactobacillus casei Drugs 0.000 description 2
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 description 2
- 229940001882 lactobacillus reuteri Drugs 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 101150106875 malE gene Proteins 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 2
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002336 ribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002652 ribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- OFVLGDICTFRJMM-WESIUVDSSA-N tetracycline Chemical compound C1=CC=C2[C@](O)(C)[C@H]3C[C@H]4[C@H](N(C)C)C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@@]4(O)C(O)=C3C(=O)C2=C1O OFVLGDICTFRJMM-WESIUVDSSA-N 0.000 description 2
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 2
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 2
- 229960000790 thymol Drugs 0.000 description 2
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- HVCOBJNICQPDBP-UHFFFAOYSA-N 3-[3-[3,5-dihydroxy-6-methyl-4-(3,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2-yl)oxyoxan-2-yl]oxydecanoyloxy]decanoic acid;hydrate Chemical compound O.OC1C(OC(CC(=O)OC(CCCCCCC)CC(O)=O)CCCCCCC)OC(C)C(O)C1OC1C(O)C(O)C(O)C(C)O1 HVCOBJNICQPDBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010083651 3-galactosyl-N-acetylglucosaminide 4-alpha-L-fucosyltransferase Proteins 0.000 description 1
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- 241000702462 Akkermansia muciniphila Species 0.000 description 1
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 1
- 102100031317 Alpha-N-acetylgalactosaminidase Human genes 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010004016 Bacterial diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 241000606125 Bacteroides Species 0.000 description 1
- 241000839135 Bacteroides nordii CL02T12C05 Species 0.000 description 1
- 241000962950 Bacteroides ovatus ATCC 8483 Species 0.000 description 1
- 241000073659 Bacteroides vulgatus ATCC 8482 Species 0.000 description 1
- 241000589875 Campylobacter jejuni Species 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108020004638 Circular DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000588923 Citrobacter Species 0.000 description 1
- 241000588919 Citrobacter freundii Species 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- MIKUYHXYGGJMLM-GIMIYPNGSA-N Crotonoside Natural products C1=NC2=C(N)NC(=O)N=C2N1[C@H]1O[C@@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1O MIKUYHXYGGJMLM-GIMIYPNGSA-N 0.000 description 1
- NYHBQMYGNKIUIF-UHFFFAOYSA-N D-guanosine Natural products C1=2NC(N)=NC(=O)C=2N=CN1C1OC(CO)C(O)C1O NYHBQMYGNKIUIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150074155 DHFR gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003155 DNA primer Substances 0.000 description 1
- 101100013697 Drosophila melanogaster FucT6 gene Proteins 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000660147 Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655 Species 0.000 description 1
- 108091029865 Exogenous DNA Proteins 0.000 description 1
- 108010046276 FLP recombinase Proteins 0.000 description 1
- 101150010169 FUT2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241001135321 Francisella philomiragia Species 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 101710090046 Galactose-1-phosphate uridylyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 102100036291 Galactose-1-phosphate uridylyltransferase Human genes 0.000 description 1
- 102100040837 Galactoside alpha-(1,2)-fucosyltransferase 2 Human genes 0.000 description 1
- 208000005577 Gastroenteritis Diseases 0.000 description 1
- 102100041034 Glucosamine-6-phosphate isomerase 1 Human genes 0.000 description 1
- 108010015899 Glycopeptides Proteins 0.000 description 1
- 102000002068 Glycopeptides Human genes 0.000 description 1
- 241000964239 Gramella forsetii KT0803 Species 0.000 description 1
- 241000606768 Haemophilus influenzae Species 0.000 description 1
- 241001503513 Helicobacter bilis Species 0.000 description 1
- 241001454354 Kingella Species 0.000 description 1
- -1 LNT-2 Chemical class 0.000 description 1
- 239000006154 MacConkey agar Substances 0.000 description 1
- OVRNDRQMDRJTHS-CBQIKETKSA-N N-Acetyl-D-Galactosamine Chemical group CC(=O)N[C@H]1[C@@H](O)O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1O OVRNDRQMDRJTHS-CBQIKETKSA-N 0.000 description 1
- 108010069483 N-acetylglucosamine-6-phosphate deacetylase Proteins 0.000 description 1
- 241000274040 Nassarius hepaticus Species 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 241000462710 Pseudoalteromonas haloplanktis ANT/505 Species 0.000 description 1
- 101100214699 Pseudomonas aeruginosa aacC1 gene Proteins 0.000 description 1
- LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M Pyruvate Chemical compound CC(=O)C([O-])=O LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000223252 Rhodotorula Species 0.000 description 1
- 241001030146 Rhodotorula sp. Species 0.000 description 1
- 241000030576 Roseovarius nubinhibens ISM Species 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 241000607358 Salmonella enterica subsp. salamae Species 0.000 description 1
- 101001010097 Shigella phage SfV Bactoprenol-linked glucose translocase Proteins 0.000 description 1
- 241000894749 Sideroxydans lithotrophicus Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 241000495165 Thalassospira profundimaris WP0211 Species 0.000 description 1
- 108010022394 Threonine synthase Proteins 0.000 description 1
- 108091023040 Transcription factor Proteins 0.000 description 1
- 102000040945 Transcription factor Human genes 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 101710196080 UDP-glucose:undecaprenyl-phosphate glucose-1-phosphate transferase Proteins 0.000 description 1
- 241000607598 Vibrio Species 0.000 description 1
- 241000607626 Vibrio cholerae Species 0.000 description 1
- 108020005202 Viral DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000193453 [Clostridium] cellulolyticum Species 0.000 description 1
- 101150095147 aacC1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 208000012873 acute gastroenteritis Diseases 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- HXXFSFRBOHSIMQ-FPRJBGLDSA-N alpha-D-galactose 1-phosphate Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O HXXFSFRBOHSIMQ-FPRJBGLDSA-N 0.000 description 1
- HXXFSFRBOHSIMQ-RWOPYEJCSA-L alpha-D-mannose 1-phosphate(2-) Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O HXXFSFRBOHSIMQ-RWOPYEJCSA-L 0.000 description 1
- DUKURNFHYQXCJG-JEOLMMCMSA-N alpha-L-Fucp-(1->4)-[beta-D-Galp-(1->3)]-beta-D-GlcpNAc-(1->3)-beta-D-Galp-(1->4)-D-Glcp Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](NC(C)=O)[C@H](O[C@@H]2[C@H]([C@H](O[C@@H]3[C@H](OC(O)[C@H](O)[C@H]3O)CO)O[C@H](CO)[C@@H]2O)O)O[C@@H]1CO DUKURNFHYQXCJG-JEOLMMCMSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 101150035354 araA gene Proteins 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000005936 beta-Galactosidase Human genes 0.000 description 1
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 1
- PTVXQARCLQPGIR-SXUWKVJYSA-N beta-L-fucose 1-phosphate Chemical compound C[C@@H]1O[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O PTVXQARCLQPGIR-SXUWKVJYSA-N 0.000 description 1
- SQVRNKJHWKZAKO-UHFFFAOYSA-N beta-N-Acetyl-D-neuraminic acid Natural products CC(=O)NC1C(O)CC(O)(C(O)=O)OC1C(O)C(O)CO SQVRNKJHWKZAKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006696 biosynthetic metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 238000010352 biotechnological method Methods 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 210000000234 capsid Anatomy 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150055766 cat gene Proteins 0.000 description 1
- 239000013592 cell lysate Substances 0.000 description 1
- 230000006800 cellular catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 101150045189 cmo gene Proteins 0.000 description 1
- 210000003022 colostrum Anatomy 0.000 description 1
- 235000021277 colostrum Nutrition 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000287 crude extract Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 102000004419 dihydrofolate reductase Human genes 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 101150092956 fucP gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 108010079306 galactoside 2-alpha-L-fucosyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 235000003869 genetically modified organism Nutrition 0.000 description 1
- 101150073660 glmM gene Proteins 0.000 description 1
- 101150111330 glmU gene Proteins 0.000 description 1
- 108010022717 glucosamine-6-phosphate isomerase Proteins 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229940029575 guanosine Drugs 0.000 description 1
- 238000012750 in vivo screening Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 210000004347 intestinal mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 230000010039 intracellular degradation Effects 0.000 description 1
- 230000037041 intracellular level Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000006651 lactation Effects 0.000 description 1
- 229930187173 lacto-N-Difucosylhexaose Natural products 0.000 description 1
- RQNFGIWYOACERD-UHFFFAOYSA-N lacto-N-Difucosylhexaose I Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(C(CO)OC(OC3C(C(OC4C(OC(O)C(O)C4O)CO)OC(CO)C3O)O)C2NC(C)=O)OC2C(C(O)C(O)C(C)O2)O)OC(CO)C(O)C1O RQNFGIWYOACERD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKADDOYBRRMBPP-UHFFFAOYSA-N lacto-N-fucopentaose II Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)C(NC(C)=O)C(OC2C(C(OC(C(O)CO)C(O)C(O)C=O)OC(CO)C2O)O)OC1CO FKADDOYBRRMBPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJTOFDPWCJDYFZ-UHFFFAOYSA-N lacto-N-triose Natural products CC(=O)NC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(OC(C(O)CO)C(O)C(O)C=O)OC(CO)C1O RJTOFDPWCJDYFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- WMYQZGAEYLPOSX-JOEMMLBASA-N lex-lactose Chemical compound OC1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](C)O[C@@H]1O[C@H]1C(O[C@H]2[C@@H](C(O)C(O)C(CO)O2)O)[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(C(O)CO)[C@H](O)[C@@H](O)C=O)OC(CO)C2O)O)C1NC(C)=O WMYQZGAEYLPOSX-JOEMMLBASA-N 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 238000001823 molecular biology technique Methods 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 101150070589 nagB gene Proteins 0.000 description 1
- 238000002414 normal-phase solid-phase extraction Methods 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 235000013406 prebiotics Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 108010038196 saccharide-binding proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- SQVRNKJHWKZAKO-OQPLDHBCSA-N sialic acid Chemical compound CC(=O)N[C@@H]1[C@@H](O)C[C@@](O)(C(O)=O)OC1[C@H](O)[C@H](O)CO SQVRNKJHWKZAKO-OQPLDHBCSA-N 0.000 description 1
- 125000005629 sialic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 101150001065 tapB gene Proteins 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 230000005026 transcription initiation Effects 0.000 description 1
- 230000005030 transcription termination Effects 0.000 description 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 1
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 101150018163 wcaJ gene Proteins 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к новым фукозилтрансферазам и их применению для получения фукозилированных олигосахаридов.The present invention relates to new fucosyltransferases and their use for the production of fucosylated oligosaccharides.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
К настоящему времени идентифицировано приблизительно 200 различающихся по структуре олигосахаридов грудного молока (НМО). Основой указанных НМО является дисахарид лактоза, и они несут дополнительные остатки моносахаридов, в основном N-ацетил-глюкозамина, фукозы, сиаловой кислоты и галактозы. Концентрация и состав НМО в грудном молоке варьирует среди индивидов и в течение периода лактации от 20 г/л в молозиве до 5-10 г/л в зрелом молоке.To date, approximately 200 structurally varying breast milk oligosaccharides (HMOs) have been identified. The basis of these HMOs is the disaccharide lactose, and they carry additional monosaccharide residues, mainly N-acetyl-glucosamine, fucose, sialic acid and galactose. The concentration and composition of HMO in breast milk varies among individuals and throughout the lactation period, from 20 g/L in colostrum to 5-10 g/L in mature milk.
Молоко женщин, относящихся к так называемому "секреторному фенотипу", имеет высокое содержание α-1,2-фукозилированных НМО. У этих женщин экспрессируется ген FUT2, кодирующий так называемую "фукозилтрансферазу 2". Самыми распространенными НМО у них в молоке являются 2'-фукозиллактоза (2'-FL; Fuc(α1-2)Gal(β1-4)Glc) и лакто-N-фукопентаоза-I (LNFP-I; Fuc(α1-2)Gal(β1-3)GlcNAc(β1 -3)Gal(β1-4)Glc).The milk of women belonging to the so-called “secretory phenotype” has a high content of α-1,2-fucosylated HMOs. These women express the FUT2 gene, which encodes the so-called “
Олигосахариды грудного молока не перевариваются при прохождении через кишечник младенцев. Благодаря своему постоянному присутствию в кишечнике младенца они оказывают благотворное влияние на детей. Более конкретно, показано, что НМО являются пребиотиками, поскольку они служат источником углерода для симбиотических микроорганизмов рода Bifidobacterium, Bacteroides и Lactobacillus. Таким образом, НМО поддерживают размножение этих микроорганизмов в кишечнике младенцев.Breast milk oligosaccharides are not digested as they pass through the intestines of infants. Due to their constant presence in the baby's intestines, they have a beneficial effect on children. More specifically, HMOs have been shown to be prebiotics because they serve as a carbon source for symbiotic microorganisms of the genus Bifidobacterium, Bacteroides and Lactobacillus. Thus, CMOs support the proliferation of these microorganisms in the intestines of infants.
Олигосахариды грудного молока также непосредственно ослабляют колонизацию кишечника младенца патогенами, поскольку они предотвращают адгезию указанных патогенов к гликановым структурам на поверхности слизистой оболочки кишечника. НМО действуют как ловушка ввиду их структурного сходства с гликанами поверхности эпителиальной ткани и ингибируют инвазию патогенов, снижая тем самым риск инфицирования.Breast milk oligosaccharides also directly reduce pathogen colonization of the infant's intestine because they prevent said pathogens from adhering to glycan structures on the surface of the intestinal mucosa. HMOs act as a decoy due to their structural similarity to epithelial tissue surface glycans and inhibit pathogen invasion, thereby reducing the risk of infection.
Показано, что альфа-1,2-фукозилированные НМО защищают от инфекций, вызываемых Campylobacter jejuni, возбудителем большинства распространенных случаев бактериальной диареи. α-1,2-Фукозилированные НМО также связаны с защитой от диареи, вызываемой термостабильным токсином Escherichia coli. Кроме того, риск инфицирования диарея-опосредующими калицивирусами снижается благодаря высокому содержанию α-1,2-фукозилированных НМО в грудном молоке. НМО, в особенности фукозилированный НМО лакто-N-фукопентаоза V (LNFP-V; Gal(β1-3)GlcNAc(β1-3)Gal(β1-4)[Fuc(α1-3)]Glc), связывается(ются) с углевод-связывающим сайтом токсина А из Clostridium difficile, являющегося наиболее типичной причиной нозокомиальной диареи. Таким образом, НМО, по-видимому, предотвращают взаимодействие токсина А из С.difficile с клеточными рецепторами. Кроме того, адгезия Pseudomonas aeruginosa к клеткам эпителиальной ткани значительно ингибировалась 2'-FL и 3-фукозиллактозой (3-FL; Gal(β1-4)[Fuc(α1-3)]Glc). Связывание норовирусов (Норфолк-подобных вирусов, NLV), являющихся основной причиной острого гастроэнтерита, с антигенами гистогрупп крови предотвращается под действием α-1,2-фукозилированных НМО, а также α-1,3-фукозилированных НМО. Это указывает на способность этих НМО ингибировать связывание капсида норовируса с гликанами рецепторов хозяина.Alpha-1,2-fucosylated HMOs have been shown to protect against infections caused by Campylobacter jejuni, the causative agent of most common cases of bacterial diarrhea. α-1,2-Fucosylated HMOs are also associated with protection against heat-stable toxin-induced diarrhea in Escherichia coli. In addition, the risk of infection with diarrhea-mediated caliciviruses is reduced by the high content of α-1,2-fucosylated HMOs in breast milk. HMO, especially fucosylated HMO lacto-N-fucopentaose V (LNFP-V; Gal(β1-3)GlcNAc(β1-3)Gal(β1-4)[Fuc(α1-3)]Glc, bind(s) with the carbohydrate-binding site of toxin A from Clostridium difficile, which is the most common cause of nosocomial diarrhea. Thus, HMOs appear to prevent C. difficile toxin A from interacting with cellular receptors. In addition, the adhesion of Pseudomonas aeruginosa to epithelial tissue cells was significantly inhibited by 2′-FL and 3-fucosyllactose (3-FL; Gal(β1-4)[Fuc(α1-3)]Glc). The binding of noroviruses (Norfolk-like viruses, NLV), which are the main cause of acute gastroenteritis, to blood group antigens is prevented by the action of α-1,2-fucosylated HMOs, as well as α-1,3-fucosylated HMOs. This indicates the ability of these HMOs to inhibit the binding of the norovirus capsid to host receptor glycans.
Ввиду известных полезных свойств НМО и в особенности фукозилированных НМО желательным является разработка экономически целесообразного способа их синтеза. Описаны биотехнологические способы получения НМО с использованием бактерий, метаболизм которых был модифицирован. Описаны различные фукозилтрансферазы для получения фукозилированных олигосахаридов с использованием генетически модифицированных бактерий.In view of the known beneficial properties of HMOs and in particular fucosylated HMOs, it is desirable to develop an economically viable method for their synthesis. Biotechnological methods for producing HMO using bacteria whose metabolism has been modified are described. Various fucosyltransferases have been described for the production of fucosylated oligosaccharides using genetically modified bacteria.
В случае получения 2'-фукозиллактозы (2'-FL) описаны α-1,2-фукозилтрансферазы WbgL из Е. coli O126 и FucT2 из Helicobacter pylori (ЕР 2 479 263 В1), α-1,2-фукозилтрансферазы WbIA из Vibrio cholerae O22, FutD из Н. bilis АТСС (Американская коллекция типовых культур) 437879, FutE из Н, cinaede CCUG (Коллекция культур университета Гетенбурга) 18818, FutN из Bacteroides vulgatus АТСС 8482, FutO из Bacteroides ovatus АТСС 8483, WbgN из Е. coli O55:Н7, Bft1 и Bft3 из Bacteroides fragilis NCTC (Национальная коллекция типовых культур) 9343 (WO 2014/018596 А2) и α-1,2-фукозилтрансферазы FucT2 из Н. pylori для синтеза сахаридов антигенов системы Льюиса Y и Льюиса В (US 6670160 В2).In the case of obtaining 2'-fucosyllactose (2'-FL), α-1,2-fucosyltransferases WbgL from E. coli O126 and FucT2 from Helicobacter pylori (
В случае получения 3-фукозиллактозы описаны α-1,3-фукозилтрансфераза Amuc из Akkermansia muciniphila и FucT6 и FucT7 из Bacteroides fragilis (ЕР 2 439 264 А1), α-1,3-фукозилтрансфераза FutA из Н. pylori (US 2014/0120611 А1). Помимо этого в WO 2016/040531 А1 описывается α-1,3-фукозилтрансфераза CafC из В. nordii CL02T12C05 для синтеза 3-фукозиллактозы и лактодифукотетраозы и CafD из Н. hepaticus АТСС 51449 для получения LNnFP-III (лакто-N-неофукопентаоза-III).In the case of obtaining 3-fucosyllactose, α-1,3-fucosyltransferase Amuc from Akkermansia muciniphila and FucT6 and FucT7 from Bacteroides fragilis (
Однако в данной области техники известно, что гликозилтрансферазы, в том числе фукозилтрансферазы, могут сильно различаться с точки зрения кинетики, субстратной специфичности, аффинности к донорным субстратам и акцепторным молекулам, стабильности и растворимости. Кроме того, выбор фукозилтрансферазы для опосредования желаемой реакции фукозилирования существенно влияет на конечный выход желаемого фукозилированного олигосахарида. Например, из WO 2014/018596 А1 понятно, что бактерия Е. coli, продуцирующая WbgL, синтезировала 2'-FL и также была способна синтезировать лактодифукотетраозу (LDFT), в то время как Е. coli, продуцирующая WbsJ из Е. coli или WbIA из V. cholerae, была способна стимулировать синтез 2'-FL, но не синтезировала LDFT.However, it is known in the art that glycosyltransferases, including fucosyltransferases, can vary greatly in terms of kinetics, substrate specificity, affinity for donor substrates and acceptor molecules, stability and solubility. In addition, the choice of fucosyltransferase to mediate the desired fucosylation reaction significantly influences the final yield of the desired fucosylated oligosaccharide. For example, from WO 2014/018596 A1 it is clear that the bacterium E. coli producing WbgL synthesized 2'-FL and was also capable of synthesizing lactodifucotetraose (LDFT), while E. coli producing WbsJ from E. coli or WbIA from V. cholerae was able to stimulate the synthesis of 2'-FL, but did not synthesize LDFT.
Помимо этого получение более сложных фукозилированных олигосахаридов, таких как фукозилированные тетрасахариды, фукозилированные пентасахариды, фукозилированные гексасахариды или даже фукозилированные гептасахариды, известно только в мелком масштабе.In addition, the production of more complex fucosylated oligosaccharides, such as fucosylated tetrasaccharides, fucosylated pentasaccharides, fucosylated hexasaccharides or even fucosylated heptasaccharides, is only known on a small scale.
Ввиду этих недостатков существует потребность в дополнительных фукозилтрансферазах, характеризующихся более быстрой кинетикой, более высокой аффинностью к нуклеотидным донорам Сахаров и/или разнообразными специфичностями к акцепторным молекулам. Имеется особая потребность в фукозилтрансферазах, которые можно использовать в промышленном производстве сложных фукозилированных олигосахаридов грудного молока, т.е. в фукозилтрансферазах, которые способны к фукозилированию три-, тетра-, пента- или даже гексасахаридов и/или обладают активностью, достаточной для получения коммерчески целесообразных количеств желаемого фукозилированного олигосахарида.Because of these disadvantages, there is a need for additional fucosyltransferases that exhibit faster kinetics, higher affinity for nucleotide sugar donors, and/or diverse specificities for acceptor molecules. There is a particular need for fucosyltransferases that can be used in the industrial production of complex fucosylated human milk oligosaccharides, i.e. in fucosyltransferases that are capable of fucosylating tri-, tetra-, penta- or even hexasaccharides and/or have activity sufficient to produce commercially viable amounts of the desired fucosylated oligosaccharide.
В попытке разрешить эту проблему авторы изобретения провели поиск в базах данных для белков и базам данных для нуклеотидных последовательностей на предмет данных, относящихся к еще неизвестным фукозилтрансферазам. Предполагаемые фукозилтрансферазы, полученные благодаря совпадениям, которые были обнаружены в результате поисков в базах данных, анализировали на предмет фукозилтрансферазной активности у соответствующих полипептидов. На основе этого подхода были идентифицированы пока неизвестные фукозилтрансферазы, которые в качестве акцепторной молекулы для фукозилирования используют лактотетраозу.In an attempt to resolve this problem, the inventors searched protein databases and nucleotide sequence databases for data relating to as yet unknown fucosyltransferases. Putative fucosyltransferases derived from hits identified through database searches were analyzed for fucosyltransferase activity in the corresponding polypeptides. Based on this approach, as yet unknown fucosyltransferases were identified that use lactotetraose as an acceptor molecule for fucosylation.
Краткое описание сущности изобретенияBrief description of the invention
Предложены новые фукозилтрансферазы, происходящие из бактериальных клеток. Для проявления своей фукозилтрансферазной активности указанные фукозилтрансферазы в качестве акцепторной молекулы используют лактотетраозу. Указанные новые фукозилтрансферазы можно использовать для синтеза фукозилированных олигосахаридов, основу которых составляют LNT (лакто-N-тетраоза) и/или LNnT (лакто-N-неотетраоза).New fucosyltransferases derived from bacterial cells have been proposed. To exhibit their fucosyltransferase activity, these fucosyltransferases use lactotetraose as an acceptor molecule. These new fucosyltransferases can be used to synthesize fucosylated oligosaccharides based on LNT (lacto-N-tetraose) and/or LNnT (lacto-N-neotetraose).
Согласно первому аспекту предложен способ получения фукозилированных олигосахаридов, при этом для получения указанного фукозилированного олигосахарида используют генетически модифицированную клетку. Указанная генетически модифицированная клетка генетически модифицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу, которая способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to the first aspect, a method for producing fucosylated oligosaccharides is provided, wherein a genetically modified cell is used to produce said fucosylated oligosaccharide. Said genetically modified cell is genetically modified to express a heterologous fucosyltransferase that is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose.
Согласно второму аспекту предложена генетически модифицированная клетка для применения в способе получения фукозилированных олигосахаридов. Указанная генетически модифицированная клетка генетически модифицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу, которая способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to a second aspect, a genetically modified cell is provided for use in a process for producing fucosylated oligosaccharides. Said genetically modified cell is genetically modified to express a heterologous fucosyltransferase that is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose.
Согласно третьему аспекту предложена молекула рекомбинантной нуклеиновой кислоты для экспрессии гетерологичной фукозилтрансферазы при накоплении в клетке, при этом указанная фукозилтрансфераза способна катализировать переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to a third aspect, a recombinant nucleic acid molecule is provided for the expression of a heterologous fucosyltransferase when accumulated in a cell, wherein said fucosyltransferase is capable of catalyzing the transfer of a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, wherein said acceptor molecule is lactotetraose.
Согласно четвертому аспекту предложены фукозилтрансферазы, способные переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to a fourth aspect, fucosyltransferases are provided that are capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose.
Согласно пятому аспекту предложено применение фукозилтрансферазы, способной переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза, для получения фукозилированных олигосахаридов.A fifth aspect provides the use of a fucosyltransferase capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose, to produce fucosylated oligosaccharides.
Согласно шестому аспекту предложен способ получения фукозилированных олигосахаридов с использованием биокатализа in vitro, в котором используют фукозилтрансферазу, при этом указанная фукозилтрансфераза способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу.According to the sixth aspect, a method is provided for the production of fucosylated oligosaccharides using in vitro biocatalysis, which uses a fucosyltransferase, wherein said fucosyltransferase is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule.
Согласно седьмому аспекту предложены фукозилированные олигосахариды, получаемые способом по первому аспекту или способом по шестому аспекту.According to a seventh aspect, there are provided fucosylated oligosaccharides produced by the method of the first aspect or the method of the sixth aspect.
Согласно восьмому аспекту предложено применение фукозилированных олигосахаридов по седьмому аспекту для приготовления пищевой композиции.According to the eighth aspect, the use of fucosylated oligosaccharides according to the seventh aspect for the preparation of a food composition is proposed.
Согласно девятому аспекту предложена пищевая композиция, содержащая по меньшей мере один фукозилированный олигосахарид по седьмому аспекту.According to the ninth aspect, there is provided a food composition containing at least one fucosylated oligosaccharide according to the seventh aspect.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На Фиг. 1 показано схематичное представление плазмидной карты экспрессирующего вектора pINT-malE-fucT-zeo, который использовали для гетерологичной экспрессии нуклеотидных последовательностей, кодирующих предполагаемые фукозилтрансферазы, в Е. coli .In FIG. 1 shows a schematic representation of the plasmid map of the expression vector pINT-malE-fucT-zeo, which was used for heterologous expression of nucleotide sequences encoding putative fucosyltransferases in E. coli.
На Фиг. 2 показаны хроматограммы анализов посредством жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии (LC/MS) для фукозилированных продуктов 1 типа (с коровой структурой: Gal(β1,3)GlcNAc) и 2 типа (с коровой структурой: Gal(β1,4)GlcNAc).In FIG. 2 shows chromatograms of liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS) analyzes for type 1 (core structure: Gal(β1,3)GlcNAc) and
На Фиг. 2а показаны хроматограммы для фукозилированных производных LNT и LNnT.In FIG. Figure 2a shows chromatograms for fucosylated LNT and LNnT derivatives.
На Фиг. 2b показаны хроматограммы для смеси LNFP-III и LNnFP-V, которые синтезировали в реакциях in vitro с использованием экстрактов клеток, содержащих гетерологично экспрессированную фукозилтрансферазу из В. fragilis, т.е. FucT109 (верхняя панель), по сравнению с хроматограммами для стандартов сахаров.In FIG. 2b shows chromatograms for a mixture of LNFP-III and LNnFP-V, which were synthesized in in vitro reactions using cell extracts containing heterologously expressed fucosyltransferase from B. fragilis, i.e. FucT109 (top panel), compared with chromatograms for sugar standards.
На Фиг. 3 показано схематичное представление метаболических путей для получения фукозилированных олигосахаридов, основу которых составляют лакто-N-тетраоза и лакто-N-неотетраоза, в Е. coli.In FIG. 3 shows a schematic representation of the metabolic pathways for the production of fucosylated oligosaccharides based on lacto-N-tetraose and lacto-N-neotetraose in E. coli.
На Фиг. 4 показаны результаты анализов культуральных супернатантов штаммов Е. coli, продуцирующих лакто-N-фукопентаозу, содержащих pINT-malE-fucT109-zeo, с использованием тонкослойной хроматографии (TLC).In FIG. Figure 4 shows the results of thin layer chromatography (TLC) analyzes of culture supernatants of lacto-N-fucopentaose-producing E. coli strains containing pINT-malE-fucT109-zeo.
На Фиг. 5 показана гистограмма, которая демонстрирует получение внеклеточной LNFP-I с применением Е. coli (штамма №993) после интегрирования в хромосому разных генов fucT.In FIG. Figure 5 shows a histogram that demonstrates the production of extracellular LNFP-I using E. coli (strain No. 993) after integration of different fucT genes into the chromosome.
На Фиг. 6 показана гистограмма, которая демонстрирует получение LNFP-I с применением Е. coli (штамма №1772), используя глюкозы в качестве источника углерода в процессе ферментации в объеме 1 л.In FIG. 6 is a bar graph that demonstrates the production of LNFP-I using E. coli (strain #1772) using glucose as the carbon source in a 1 L fermentation process.
На Фиг. 7 показан график, иллюстрирующий расщепление LNT-2 (лакто-N-триоза-2) и лактозы под действием гидролаз, экспрессируемых в штамме Е. coli №1886.In FIG. 7 is a graph illustrating the degradation of LNT-2 (lacto-N-triose-2) and lactose by hydrolases expressed in E. coli strain No. 1886.
На Фиг. 8 показан результат тонкослойной хроматографии, иллюстрирующий время-зависимое расщепление LNT под действием (β-1,3-галактозидазы Bga42A.In FIG. Figure 8 shows a thin layer chromatography result illustrating the time-dependent cleavage of LNT by β-1,3-galactosidase Bga42A.
Подробное описаниеDetailed description
Согласно первому аспекту предложен способ получения фукозилированных олигосахаридов, включающий стадии:According to a first aspect, a method for producing fucosylated oligosaccharides is provided, comprising the steps of:
a) предоставления по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки, которая генетически модифицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу, при этом указанная гетерологичная фукозилтрансфераза способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, причем указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза;a) providing at least one genetically modified cell that is genetically modified to express a heterologous fucosyltransferase, wherein said heterologous fucosyltransferase is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, wherein said acceptor molecule is lactotetraose;
b) культивирования по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки в присутствии по меньшей мере одного источника углерода и в условиях, подходящих для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу; иb) culturing at least one genetically modified cell in the presence of at least one carbon source and under conditions suitable for the at least one genetically modified cell to transfer a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule; And
c) факультативного выделения фукозилированного олигосахарида.c) optionally releasing the fucosylated oligosaccharide.
В способе по первому аспекту предложена генетически модифицированная клетка. Термин "генетически модифицированная", использованный в данном описании, относится к модификации генетической основы клетки с использованием методов молекулярной биологии. Модификация генетической основы клетки может включать перенос генов в пределах видовых границ и/или через видовые границы, вставку, делетирование, замену и/или модификацию нуклеотидов, триплетов, генов, открытых рамок считывания, промоторов, энхансеров, терминаторов и других нуклеотидных последовательностей, опосредующих и/или регулирующих генную экспрессию. Модификация генетической основы клетки направлена на создание генетически модифицированного организма, обладающего особыми желаемыми свойствами. Генетически модифицированные клетки могут содержать один или более генов, которых нет в нативной (не модифицированной генетически) форме клетки. Методы введения молекул экзогенной нуклеиновой кислоты и/или вставки молекул экзогенной нуклеиновой кислоты (рекомбинантной, гетерологичной) в структуру, несущую наследственную информацию клетки, с целью вставки, делетирования или изменения нуклеотидной последовательности структуры, несущей генетическую информацию клетки, известны специалисту в данной области техники. Генетически модифицированные клетки могут содержать один или более генов, которые имеются в нативной форме клетки, причем указанные гены модифицируют и повторно вводят в клетку искусственным способом. Термин "генетически модифицированный" также охватывает клетки, которые содержат молекулу нуклеиновой кислоты, являющуюся эндогенной для данной клетки, и которая модифицирована без извлечения молекулы нуклеиновой кислоты из этой клетки. Такие модификации включают модификации, осуществляемые с использованием замещения генов, сайт-специфических мутаций и связанных с ними методов.In the method of the first aspect, a genetically modified cell is proposed. The term "genetically modified" as used herein refers to modification of the genetic basis of a cell using molecular biology techniques. Modification of the genetic basis of a cell may include the transfer of genes within and/or across species boundaries, insertion, deletion, substitution and/or modification of nucleotides, triplets, genes, open reading frames, promoters, enhancers, terminators and other nucleotide sequences that mediate and /or regulating gene expression. Modification of the genetic basis of a cell aims to create a genetically modified organism that has specific desired properties. Genetically modified cells may contain one or more genes that are not present in the native (non-genetically modified) form of the cell. Methods for introducing exogenous nucleic acid molecules and/or inserting exogenous nucleic acid molecules (recombinant, heterologous) into a structure carrying the hereditary information of a cell for the purpose of inserting, deleting or changing the nucleotide sequence of the structure carrying the genetic information of a cell are known to a person skilled in the art. Genetically modified cells may contain one or more genes that are present in the native form of the cell, and these genes are modified and reintroduced into the cell by artificial means. The term "genetically modified" also includes cells that contain a nucleic acid molecule that is endogenous to that cell and that is modified without removing the nucleic acid molecule from that cell. Such modifications include modifications made using gene replacement, site-specific mutations and related techniques.
Генетически модифицированная клетка представляет собой прокариотическую клетку или эукариотическую клетку. Соответствующие клетки включают клетки дрожжей, бактерий, архебактерий, клетки грибов, клетки насекомых, клетки растений и клетки животных, включая клетки млекопитающих (как например, клетки и клеточные линии человека).A genetically modified cell is a prokaryotic cell or a eukaryotic cell. Suitable cells include yeast cells, bacteria, archaebacteria, fungal cells, insect cells, plant cells and animal cells, including mammalian cells (such as human cells and cell lines).
В дополнительном и/или альтернативном воплощении прокариотическая клетка представляет собой бактериальную клетку, предпочтительно выбранную из рода, выбранного из группы, состоящей из Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Bifidobacterium, sporolactobacillus spp., Micromonospora spp., Micrococcus spp., Rhodococcus spp.и Pseudomonas. Подходящими бактериальными видами являются Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Bacillus thermophilus, Bacillus laterosporus, Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bacillus pumilus, Bacillus lentus, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum, Citrobacter freundii, Clostridium cellulolyticum, Clostridium ljungdahlii, Clostridium autoethanogenum, Clostridium acetobutylicum, Corynebacterium glutamicum, Enterococcus faecium, Enterococcus thermophiles, Escherichia coli, Erwinia herbicola (Pantoea agglomerans), Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus casei, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus jensenii, Lactococcus lactis, Pantoea citrea, Pectobacterium carotovorum, Proprionibacterium freudenreichii, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus thermophiles и Xanthomonas campestris.In a further and/or alternative embodiment, the prokaryotic cell is a bacterial cell, preferably selected from a genus selected from the group consisting of Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Bifidobacterium, sporolactobacillus spp., Micromonospora spp., Micrococcus spp., Rhodococcus spp. and Pseudomonas. Suitable bacterial species are Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Bacillus thermophilus, Bacillus laterosporus, Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bacillus pumilus, Bacillus lentus, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum, Citrobacter f reundii, Clostridium cellulolyticum, Clostridium ljungdahlii, Clostridium autoethanogenum, Clostridium acetobutylicum, Corynebacterium glutamicum, Enterococcus faecium, Enterococcus thermophiles, Escherichia coli, Erwinia herbicola (Pantoea agglomerans), Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum, obacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus casei, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus jensenii, Lactococcus lactis, Pantoea citrea, Pectobacterium carotovorum, Proprionibacterium freudenreichii, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus thermo philes and Xanthomonas campestris.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении эукариотическая клетка представляет собой клетку дрожжей, клетку насекомых, клетку растений или клетку млекопитающих. Дрожжевая клетка предпочтительно выбрана из группы, состоящей из Saccharomyces sp., в частности, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis sp., Pichia sp., в частности, Pichia pastoris, Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Yarrowia sp., Rhodotorula sp, и Schizosaccharomyces sp.In a further and/or alternative embodiment, the eukaryotic cell is a yeast cell, an insect cell, a plant cell, or a mammalian cell. The yeast cell is preferably selected from the group consisting of Saccharomyces sp., in particular Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis sp., Pichia sp., in particular Pichia pastoris, Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Yarrowia sp., Rhodotorula sp, and Schizosaccharomyces sp.
Генетически модифицированная клетка модифицирована методами генетической инженерии с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу. Термин "гетерологичный", использованный в данном описании, относится к нуклеотидной последовательности, молекуле нуклеиновой кислоты или полипептиду, которая(ый) является чужеродной(ым) для клетки или организма, т.е. к нуклеотидной последовательности, молекуле нуклеиновой кислоты или полипептиду, которая(ый) не встречается в природе в указанной клетке или указанном организме. "Гетерологичная последовательность", или "гетерологичная нуклеиновая кислота", или "гетерологичный полипептид", как использовано в данном описании, означает все только что перечисленное, которое происходит из источника, чужеродного для данной конкретной клетки хозяина (например, другого вида) или, если происходит из того же источника, то является модифицированной(ым) по сравнению со своей исходной формой. Таким образом, гетерологичная нуклеиновая кислота, функционально связанная с промотором, происходит из источника, отличающегося от того, из которого происходит промотор, или, в случае происхождения из того же источника, является модифицированной по сравнению с ее первоначальной формой. Гетерологичная последовательность может быть стабильно введена в геном клетки микроорганизма-хозяина посредством, например, трансфекции, трансформации, конъюгирования или трансдукции, в результате чего клетка хозяина становится генетически модифицированной. Могут быть применены методы, которые будут зависеть от клетки хозяина и подлежащей введению последовательности. Специалисту в данной области известны различные методы, и они описаны, например, в Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989). Соответственно, "гетерологичный полипептид" представляет собой полипептид, который не встречается в природе в данной клетке, и "гетерологичная фукозилтрансфераза" представляет собой фукозилтрансферазу, которая не встречается в природе в данной клетке.A genetically modified cell is genetically engineered to express a heterologous fucosyltransferase. The term "heterologous" as used herein refers to a nucleotide sequence, nucleic acid molecule or polypeptide that is foreign to a cell or organism, i.e. to a nucleotide sequence, nucleic acid molecule or polypeptide that does not occur naturally in a specified cell or organism. "Heterologous sequence" or "heterologous nucleic acid" or "heterologous polypeptide" as used herein means anything just listed that comes from a source foreign to that particular host cell (eg, another species) or, if comes from the same source, it is modified from its original form. Thus, the heterologous nucleic acid operably linked to a promoter is derived from a source different from that of the promoter or, if originated from the same source, is modified from its original form. A heterologous sequence can be stably introduced into the genome of a host microorganism cell by, for example, transfection, transformation, conjugation or transduction, thereby causing the host cell to be genetically modified. Methods may be used which will depend on the host cell and the sequence to be introduced. Various methods are known to those skilled in the art and are described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (1989). Accordingly, a “heterologous polypeptide” is a polypeptide that does not naturally occur in a given cell, and a “heterologous fucosyltransferase” is a fucosyltransferase that does not naturally occur in a given cell.
Термин "фукозилтрансфераза", использованный в данном описании, относится к полипептидам, которые способны катализировать перенос остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу. Донорным субстратом для переноса остатка фукозы на акцепторную молекулу обычно является гуанозин-дифосфат-L-фукоза (ГДФ-L-фукоза). Подходящие акцепторные молекулы для остатков фукозы включают олигосахариды, гликопептиды, гликопротеины и гликолипиды. Обычно, остаток фукозы переносится, например, на остаток N-ацетилглюкозамина, остаток N-ацетилгалактозамина, остаток галактозы, остаток фукозы, остаток сиаловой кислоты или остаток глюкозы олигосахаридной или сахаридной группировки гликопротеина или гликолипида. Также понятно, что термин "фукозилтрансфераза", использованный в данном описании, охватывает функциональные варианты указанной новой фукозилтрансферазы, функциональные фрагменты указанных фукозилтрансфераз и функциональные фрагменты указанных функциональных вариантов. Термин "функциональный" указывает на то, что указанные варианты и фрагменты также способны катализировать перенос остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, т.е. они могут обладать фукозилтрансферазной активностью.The term "fucosyltransferase" as used herein refers to polypeptides that are capable of catalyzing the transfer of a fucose moiety from a donor substrate to an acceptor molecule. The donor substrate for transfer of the fucose residue to the acceptor molecule is usually guanosine diphosphate-L-fucose (GDP-L-fucose). Suitable acceptor molecules for fucose residues include oligosaccharides, glycopeptides, glycoproteins and glycolipids. Typically, the fucose residue is transferred, for example, to an N-acetylglucosamine residue, an N-acetylgalactosamine residue, a galactose residue, a fucose residue, a sialic acid residue or a glucose residue of an oligosaccharide or saccharide moiety of a glycoprotein or glycolipid. It is also understood that the term "fucosyltransferase" as used herein includes functional variants of said novel fucosyltransferase, functional fragments of said fucosyltransferases and functional fragments of said functional variants. The term "functional" indicates that these variants and fragments are also capable of catalyzing the transfer of a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, i.e. they may have fucosyltransferase activity.
Термин "функциональный фрагмент", использованный в данном описании, относится к укороченному полипептиду по сравнению с природной фукозилтрансферазой, и при этом данный фрагмент способен обладать той же фукозилтрансферазной активностью, что и природный полипептид, из которого происходит указанный фрагмент.The term "functional fragment" as used herein refers to a polypeptide that is truncated relative to the native fucosyltransferase and wherein the fragment is capable of having the same fucosyltransferase activity as the native polypeptide from which the fragment is derived.
Термин "функциональный вариант", использованный в данном описании, относится к полипептиду, который способен обладать той же фукозилтрансферазной активностью, что и природный полипептид, из которого происходит указанное производное, но который имеет измененную аминокислотную последовательность по сравнению с природным полипептидом.The term "functional variant" as used herein refers to a polypeptide that is capable of having the same fucosyltransferase activity as the naturally occurring polypeptide from which the derivative is derived, but which has an altered amino acid sequence compared to the naturally occurring polypeptide.
Гетерологичная фукозилтрансфераза способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу. Термин "способна к чему-либо" применительно к гетерологичной фукозилтрансферазе относится к фукозилтрансферазной активности гетерологичной фукозилтрансферазы и к тому, что для проявления ферментативной активности гетерологичной фукозилтрансферазы необходимы подходящие реакционные условия. В отсутствие подходящих реакционных условий гетерологичная фукозилтрансфераза не проявляет своей ферментативной активности, но сохраняет свою ферментативную активность и проявляет свою ферментативную активность при восстановлении подходящих реакционных условий. Подходящие реакционные условия включают наличие подходящего донорного субстрата, наличие подходящих акцепторных молекул, наличие важных кофакторов, таких как, например, одновалентные или двухвалентные ионы, значение рН в соответствующем диапазоне, подходящую температуру и тому подобное. Нет необходимости в удовлетворении всем без исключения оптимальным значениям факторов, влияющих на ферментативную реакцию, катализируемую гетерологичной фукозилтрансферазой, но реакционные условия должны быть такими, чтобы гетерологичная фукозилтрансфераза проявляла свою ферментативную активность. Соответственно, термин "способна к чему-либо" исключает любые условия, при которых ферментативная активность гетерологичной фукозилтрансферазы необратимо нарушена, а также исключено воздействие на гетерологичную фукозилтрансферазу любого из таких условий. Напротив, термин "способна к чему-либо" означает, что фукозилтрансфераза является ферментативно активной, т.е. проявляет свою фукозилтрансферазную активность, если обеспечиваются подходящие реакционные условия (когда обеспечиваются все требования, необходимые для проявления фукозилтрансферазой своей ферментативной активности).Heterologous fucosyltransferase is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule. The term "capable of anything" in relation to a heterologous fucosyltransferase refers to the fucosyltransferase activity of the heterologous fucosyltransferase and the fact that suitable reaction conditions are required for the heterologous fucosyltransferase to exhibit enzymatic activity. In the absence of suitable reaction conditions, the heterologous fucosyltransferase does not exhibit its enzymatic activity, but retains its enzymatic activity and exhibits its enzymatic activity when suitable reaction conditions are restored. Suitable reaction conditions include the presence of a suitable donor substrate, the presence of suitable acceptor molecules, the presence of important cofactors such as, for example, monovalent or divalent ions, a pH value in the appropriate range, a suitable temperature, and the like. It is not necessary to satisfy all optimal values of the factors influencing the enzymatic reaction catalyzed by the heterologous fucosyltransferase, but the reaction conditions must be such that the heterologous fucosyltransferase exhibits its enzymatic activity. Accordingly, the term “capable of anything” excludes any conditions under which the enzymatic activity of the heterologous fucosyltransferase is irreversibly impaired, and also excludes the heterologous fucosyltransferase being affected by any such conditions. On the contrary, the term "capable of something" means that the fucosyltransferase is enzymatically active, i.e. exhibits its fucosyltransferase activity if suitable reaction conditions are provided (when all the requirements necessary for the fucosyltransferase to exhibit its enzymatic activity are provided).
Фукозилтрансферазы могут способствовать образованию α-1,2-, α-1,3-, α-1,4- или α-1,6-гликозидных связей между остатком фукозы и группировкой сахаридов в акцепторной молекуле. Соответственно, термин "альфа-1,2-фукозилтрансфераза" относится к гликозилтрансферазе, которая катализирует перенос фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу с образованием альфа-1,2-связи между остатком фукозы и остатком сахарида акцепторной молекулы. Термин "альфа-1,3-фукозилтрансфераза" относится к гликозилтрансферазе, которая катализирует перенос фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу с образованием альфа-1,3-связи между остатком фукозы и остатком сахарида акцепторной молекулы. Термин "альфа-1,4-фукозилтрансфераза" относится к гликозилтрансферазе, которая катализирует перенос фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу с образованием альфа-1,4-связи между остатком фукозы и остатком сахарида акцепторной молекулы; и термин "альфа-1,6-фукозилтрансфераза" относится к гликозилтрансферазе, которая катализирует перенос фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу с образованием альфа-1,6-связи между остатком фукозы и остатком сахарида акцепторной молекулы.Fucosyltransferases can promote the formation of α-1,2-, α-1,3-, α-1,4-, or α-1,6-glycosidic bonds between the fucose residue and the saccharide moiety in the acceptor molecule. Accordingly, the term "alpha-1,2-fucosyltransferase" refers to a glycosyltransferase that catalyzes the transfer of fucose from a donor substrate to an acceptor molecule to form an alpha-1,2 linkage between the fucose residue and the saccharide residue of the acceptor molecule. The term "alpha-1,3-fucosyltransferase" refers to a glycosyltransferase that catalyzes the transfer of fucose from a donor substrate to an acceptor molecule to form an alpha-1,3 bond between the fucose residue and the saccharide residue of the acceptor molecule. The term "alpha-1,4-fucosyltransferase" refers to a glycosyltransferase that catalyzes the transfer of fucose from a donor substrate to an acceptor molecule to form an alpha-1,4 bond between the fucose residue and the saccharide residue of the acceptor molecule; and the term "alpha-1,6-fucosyltransferase" refers to a glycosyltransferase that catalyzes the transfer of fucose from a donor substrate to an acceptor molecule to form an alpha-1,6 bond between the fucose residue and the saccharide residue of the acceptor molecule.
Термин "донорный субстрат" применительно к переносу остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу относится к молекуле, содержащей остаток фукозы, при этом указанная молекула используется гетерологичной фукозилтрансферазой в качестве источника фукозы, которая должна быть перенесена на конкретную акцепторную молекулу. Обычно донорным субстратом является ГДФ-фукоза.The term “donor substrate,” as applied to the transfer of a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, refers to a molecule containing a fucose residue, which molecule is used by a heterologous fucosyltransferase as a source of fucose to be transferred to a particular acceptor molecule. Typically the donor substrate is GDP-fucose.
Термин "акцепторная молекула", использованный в данном описании, относится к молекуле, которая получает остаток фукозы от донорного субстрата в результате проявления ферментативной активности гетерологичной фукозилтрансферазы. Использованный в данном описании термин "акцепторная молекула" более конкретно относится к молекуле, состоящей из сахаридной группировки или содержащей ее. Если не указано иное, термин "акцепторная молекула", использованный в данном описании, относится к лактотетраозе.The term "acceptor molecule" as used herein refers to a molecule that receives a fucose residue from a donor substrate as a result of the enzymatic activity of a heterologous fucosyltransferase. As used herein, the term "acceptor molecule" more specifically refers to a molecule consisting of or containing a saccharide moiety. Unless otherwise specified, the term "scavenger molecule" as used herein refers to lactotetraose.
Гетерологичная фукозилтрансфераза способна переносить остаток фукозы на лактотетраозу как акцепторную молекулу. Термин "лактотетраоза", использованный в данном описании, относится к тетрасахариду, т.е. олигосахариду, состоящему из 4 моносахаридных остатков, при этом тетрасахарид содержит лактозный мотив (Gal(β1,4)Glc) на своем редуцирующем конце.Heterologous fucosyltransferase is capable of transferring a fucose residue to lactotetraose as an acceptor molecule. The term "lactotetraose" as used herein refers to a tetrasaccharide, i.e. an oligosaccharide consisting of 4 monosaccharide residues, with the tetrasaccharide containing a lactose motif (Gal(β1,4)Glc) at its reducing end.
В одном из воплощений лактотетраоза выбрана из группы, состоящей из лакто-N-тетраозы (LNT; Gal(β1,3)GlcNAc(β1,3)Gal(β1,4)Glc) и лакто-N-неотетраозы (LNnT; Gal(β1,3)GlcNAc(β1,4)Gal(β1,4)Glc). Ферментативная активность гетерологичной фукозилтрансферазы способствует получению фукозилированного олигосахарида, более конкретно фукозилированной лактотетраозы, т.е. лактофукопентаозы. Указанная лактофукопентаоза представляет собой пентасахарид предпочтительно выбранный из группы, состоящей из лакто-N-фукопентаозы I (LNFP-I), лакто-N-неофукопентаозы I (LNnFP-I), лакто-N-фукопентаозы II (LNFP II), лакто-N-неофукопентаозы III (LNnFP-III), лакто-N-фукопентаозы V (LNFP-V) и лакто-N-неофукопентаозы V (LNnFP-V).In one embodiment, lactotetraose is selected from the group consisting of lacto-N-tetraose (LNT;Gal(β1,3)GlcNAc(β1,3)Gal(β1,4)Glc) and lacto-N-neotetraose (LNnT;Gal( β1,3)GlcNAc(β1,4)Gal(β1,4)Glc). The enzymatic activity of the heterologous fucosyltransferase contributes to the production of fucosylated oligosaccharide, more specifically fucosylated lactotetraose, i.e. lactofucopentaose. Said lactofucopentaose is a pentasaccharide preferably selected from the group consisting of lacto-N-fucopentaose I (LNFP-I), lacto-N-neofucopentaose I (LNnFP-I), lacto-N-fucopentaose II (LNFP II), lacto-N -neofucopentaose III (LNnFP-III), lacto-N-fucopentaose V (LNFP-V) and lacto-N-neofucopentaose V (LNnFP-V).
Полипептиды, которые были идентифицированы в геноме различных видов бактерий и которые способны проявлять фукозилтрансферазную активность для переноса остатка фукозы с донорного субстрата на лактотетраозу, показаны в таблице 1.Polypeptides that have been identified in the genome of various bacterial species that are capable of exhibiting fucosyltransferase activity to transfer a fucose residue from a donor substrate to lactotetraose are shown in Table 1.
Таблица 1. Фукозилтрансферазы, способные переносить остаток фукозы с донорного субстрата на лактотетраозу. Аминокислотные (аа) последовательности фукозилтрансфераз, используемых в разделе Примеры, и нуклеотидные (nt) последовательности, кодирующие указанные аминокислотные последовательности и используемые для экспрессии фукозилтрансфераз в соответствии с разделом Table 1. Fucosyltransferases capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to lactotetraose. Amino acid (aa) sequences of the fucosyltransferases used in the Examples section, and nucleotide (nt) sequences encoding these amino acid sequences and used for the expression of fucosyltransferases in accordance with the section
Примеры приводятся в последних двух колонках данной таблицы посредством указания соответствующих им SEQ ID NO.Examples are provided in the last two columns of this table by indicating their corresponding SEQ ID NO.
Таким образом, в дополнительном и/или альтернативном воплощении гетерологичная фукозилтрансфераза выбрана из группы, состоящей из полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: +-30, функциональных вариантов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, и функциональных вариантов функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30. Таким образом, гетерологичная фукозилтрансфераза выбрана из группы полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 и SEQ ID NO: 30, функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO:21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 и SEQ ID NO: 30, функциональных вариантов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 и SEQ ID NO: 30, и функциональных вариантов функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 и SEQ ID NO: 30.Thus, in an additional and/or alternative embodiment, the heterologous fucosyltransferase is selected from the group consisting of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: +-30, functional variant polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional fragments of polypeptides, represented by any of SEQ ID NO: 16-30, and functional variants of functional fragments of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30. Thus, the heterologous fucosyltransferase is selected from the group of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO : 30, functional polypeptide fragments represented by any of SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30, functional variant polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30, and functional options functional polypeptide fragments represented by any of SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении гетерологичная фукозилтрансфераза кодируется молекулой нуклеиновой кислоты, содержащейIn an additional and/or alternative embodiment, the heterologous fucosyltransferase is encoded by a nucleic acid molecule containing
1) нуклеотидную последовательность, которая представлена любой из SEQ ID NO: 1-15;1) a nucleotide sequence, which is represented by any of SEQ ID NO: 1-15;
2) нуклеотидную последовательность, имеющую идентичность последовательности, составляющую по меньшей мере 80% с одной из нуклеотидных последовательностей, которая представлена любой из SEQ ID NO: 1-15, предпочтительно по всей длине последовательности;2) a nucleotide sequence having at least 80% sequence identity with one of the nucleotide sequences, which is represented by any of SEQ ID NO: 1-15, preferably over the entire length of the sequence;
3) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая представлена любой из SEQ ID NO: 16-30;3) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence, which is represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
4) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая имеет по меньшей мере 80% идентичности с любой из аминокислотных последовательностей, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30;4) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence that has at least 80% identity with any of the amino acid sequences represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
5) нуклеотидную последовательность, кодирующую функциональный фрагмент любого из полипептидов, соответствующих 3) и 4); или5) a nucleotide sequence encoding a functional fragment of any of the polypeptides corresponding to 3) and 4); or
6) при этом молекула нуклеиновой кислоты гибридизуется с комплементарной цепью молекулы нуклеиновой кислоты, соответствующей 1), 2), 3), 4) или 5), в жестких условиях.6) in this case, the nucleic acid molecule hybridizes with the complementary chain of the nucleic acid molecule corresponding to 1), 2), 3), 4) or 5), under stringent conditions.
Выражение "SEQ ID NO: 1-15" относится к группе, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 и SEQ ID NO: 15.The expression "SEQ ID NO: 1-15" refers to the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15.
"Гибридизация в жестких условиях" относится, например, к: гибридизации в 4 × SSC (растворе хлорида натрия/цитрата натрия) при 65°С и к последующим многократным промывкам в 0,1 × SSC при 65°С в течение в общей сложности примерно 1 часа. Менее жесткими условиями гибридизации являются, например: гибридизация в 4х SSC при 37°С и последующие многократные промывки в 1х SSC при комнатной температуре. "Жесткие условия гибридизации" также могут означать: гибридизацию при 68°С в 0,25 М растворе фосфата натрия, рН 7,2, с 7% (масс/об.) SDS (додецилсульфат натрия), 1 мМ EDTA (этилендиаминтетерауксусная кислота) и 1% (масс/об.) BSA (бычий сывороточный альбумин) в течение 16 часов и последующую двукратную промывку с использованием 2xSSC и 0,1% (масс/об.) SDS при 68°С."Stringe hybridization" refers, for example, to: hybridization in 4 x SSC (sodium chloride/sodium citrate solution) at 65°C and subsequent repeated washes in 0.1 x SSC at 65°C for a total of approximately 1 hour. Less stringent hybridization conditions are, for example: hybridization in 4x SSC at 37°C and subsequent repeated washings in 1x SSC at room temperature. "Stringent hybridization conditions" may also mean: hybridization at 68°C in 0.25 M sodium phosphate, pH 7.2, with 7% (w/v) SDS (sodium dodecyl sulfate), 1 mM EDTA (ethylenediaminetetheracetic acid) and 1% (w/v) BSA (bovine serum albumin) for 16 hours followed by washing twice with 2xSSC and 0.1% (w/v) SDS at 68°C.
Нуклеотидная последовательность, кодирующая гетерологичную фукозилтрансферазу, может быть представлена в виде линейной молекулы нуклеиновой кислоты или кольцевой молекулы нуклеиновой кислоты. Дополнительно и/или альтернативно, нуклеотидная последовательность, кодирующая гетерологичную фукозилтрансферазу, может быть представлена в виде внехромосомной молекулы нуклеиновой кислоты либо может быть интегрирована в являющую(ие)ся хромосомой(ами) молекулу(ы) нуклеиновой кислоты или по меньшей мере в одну из являющихся хромосомой молекул нуклеиновой кислоты, при этом указанная являющаяся хромосомой молекула нуклеиновой кислоты может быть линейной или кольцевой (бактериальной хромосомой) молекулой нуклеиновой кислоты.The nucleotide sequence encoding the heterologous fucosyltransferase may be a linear nucleic acid molecule or a circular nucleic acid molecule. Additionally and/or alternatively, the nucleotide sequence encoding the heterologous fucosyltransferase may be present as an extrachromosomal nucleic acid molecule or may be integrated into the chromosomal nucleic acid molecule(s) or at least one of the nucleic acid molecule(s). a chromosome of nucleic acid molecules, wherein said chromosomal nucleic acid molecule may be a linear or circular (bacterial chromosome) nucleic acid molecule.
По меньшей мере одну генетически модифицированную клетку культивируют в присутствии по меньшей мере одного источника углерода.The at least one genetically modified cell is cultured in the presence of at least one carbon source.
Использованный в данном описании термин "культивирование" означает выращивание клетки в среде ферментации и в условиях, допускающих получение желаемого(ых) фукозилированного(ых) олигосахарида(ов) и подходящих для его(их) получения. Специалисту в данной области техники будут легко доступны несколько подходящих сред ферментации и условий для культивирования клеток после прочтения описания данного изобретения с учетом технической и экспертной квалификации этого специалиста.As used herein, the term “culturing” means growing a cell in a fermentation medium and under conditions that permit and are suitable for obtaining the desired fucosylated oligosaccharide(s). Several suitable fermentation media and cell culture conditions will be readily available to one skilled in the art after reading the description of this invention based on the technical and expert skill of the skilled person.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении по меньшей мере один источник углерода выбран из группы, состоящей из глицерина, сахарозы, глюкозы, галактозы, фруктозы, мелассы, лактозы, ксилозы, целлюлозы, пирувата, сукцината, синтетического оксида углерода и любого другого источника углерода и энергии, который может быть метаболизирован генетически модифицированной клеткой с получением желаемого фукозилированного олигосахарида. В этом контексте следует понимать, что в качестве источника углерода для проведения ферментации можно использовать любые другие, предпочтительно недорогие субстраты, и специалист в данной области техники легко сможет использовать источник углерода, подходящий в рамках настоящего изобретения, чтобы выращивать микроорганизм для крупномасштабного получения желаемого моносахарида. В предпочтительном воплощении получения фукозилированных олигосахаридов в среду ферментации подают лактозу, в частности, если генетически модифицированная клетка не в состоянии синтезировать лактозу сама. В дополнительном и/или альтернативном воплощении получения фукозилированных олигосахаридов в среду ферментации подают фукозу, в частности, если генетически модифицированная клетка не в состоянии синтезировать фукозу сама. Подача фукозы в среду ферментации может усилить внутриклеточный синтез ГДФ-фукозы благодаря использованию пути утилизации фукозы или системы утилизации фукозы.In a further and/or alternative embodiment, the at least one carbon source is selected from the group consisting of glycerol, sucrose, glucose, galactose, fructose, molasses, lactose, xylose, cellulose, pyruvate, succinate, synthetic carbon monoxide and any other carbon source, and energy, which can be metabolized by the genetically modified cell to produce the desired fucosylated oligosaccharide. In this context, it should be understood that any other, preferably inexpensive, substrates can be used as a carbon source for fermentation, and one skilled in the art will readily be able to use a carbon source suitable within the scope of the present invention to grow the microorganism for large-scale production of the desired monosaccharide. In a preferred embodiment of the production of fucosylated oligosaccharides, lactose is supplied to the fermentation medium, in particular if the genetically modified cell is not able to synthesize lactose itself. In a further and/or alternative embodiment of the production of fucosylated oligosaccharides, fucose is supplied to the fermentation medium, in particular if the genetically modified cell is not able to synthesize fucose itself. Supplying fucose to the fermentation medium can enhance the intracellular synthesis of GDP-fucose through the use of the fucose utilization pathway or fucose utilization system.
По меньшей мере одну генетически модифицированную клетку культивируют в условиях, которые подходят для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу под действием гетерологичной фукозилтрансферазы. Для получения фукозилированного олигосахарида по меньшей мере одну генетически модифицированную клетку культивируют в среде ферментации, в которой предусмотрено наличие достаточных количеств питательных веществ, чтобы по меньшей мере одна клетка была метаболически активной, вследствие чего экспрессируется гетерологичная фукозилтрансфераза и вследствие чего в клетке обеспечивается наличие достаточных количеств донорного субстрата и акцепторных молекул для проявления ферментативной активности гетерологичной фукозилтрансферазы. Для соответствия условиям, подходящим для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу с использованием активности своей гетерологичной фукозилтрансферазы, среда ферментации должна иметь, среди прочего, подходящую температуру, подходящее значение рН, подходящее количество кислорода, растворенного в среде ферментации, а также подходящую осмолярность. Подходящие значения могут варьировать и зависят от типа клетки, которую культивируют. Подходящие значения могут быть легко определены специалистом в данной области.The at least one genetically modified cell is cultured under conditions that are suitable for the at least one genetically modified cell to undergo transfer of a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule by the action of a heterologous fucosyltransferase. To produce a fucosylated oligosaccharide, at least one genetically modified cell is cultured in a fermentation medium that contains sufficient amounts of nutrients to ensure that at least one cell is metabolically active, thereby expressing a heterologous fucosyltransferase and thereby ensuring that the cell has sufficient amounts of donor material. substrate and acceptor molecules for the manifestation of the enzymatic activity of heterologous fucosyltransferase. To provide conditions suitable for at least one genetically modified cell to transfer a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule using the activity of its heterologous fucosyltransferase, the fermentation medium must have, among other things, a suitable temperature, a suitable pH, a suitable the amount of oxygen dissolved in the fermentation medium, as well as the appropriate osmolarity. Suitable values may vary and depend on the type of cell being cultured. Suitable values can be readily determined by one skilled in the art.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении культивирование по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки в условиях, подходящих для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата гетерологичной фукозилтрансферазы на акцепторную молекулу, включает стадию подачи экзогенной лактозы в среду ферментации в процессе культивирования по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки. Это позволяет по меньшей мере одной генетически модифицированной клетке усваивать указанную экзогенно подаваемую лактозу для эндогенного синтеза лактотетраозы. Указанная эндогенно синтезированная лактотетраоза далее может служить в качестве акцепторного субстрата для гетерологичной фукозилтрансферазы.In a further and/or alternative embodiment, culturing at least one genetically modified cell under conditions suitable for the at least one genetically modified cell to transfer a fucose moiety from a heterologous fucosyltransferase donor substrate to an acceptor molecule includes the step of supplying exogenous lactose to fermentation environment during the cultivation of at least one genetically modified cell. This allows at least one genetically modified cell to assimilate said exogenously supplied lactose for endogenous synthesis of lactotetraose. Said endogenously synthesized lactotetraose can then serve as an acceptor substrate for heterologous fucosyltransferase.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении культивирование по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки в условиях, подходящих для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата гетерологичной фукозилтрансферазы на акцепторную молекулу, включает эндогенный синтез лактозы по меньшей мере одной генетически модифицированной клеткой. В одном из воплощений эндогенный синтез лактозы может происходить вследствие природной способности генетически модифицированной клетки синтезировать лактозу. Дополнительно и/или альтернативно, эндогенный синтез лактозы осуществляется при участии сверхэкспрессирующей гетерологичной β-1,4-галактозилтрансферазы в генетически модифицированной клетке. Таким образом, генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована с возможностью сверхэкспрессировать, по сравнению с генетически немодифицированной клеткой-предшественником, ген указанной гетерологичной β-1,4-галактозилтрансферазы. Ген указанной гетерологичной β-1,4-галактозилтрансферазы кодирует β-1,4-галактозилтрансферазу, которая катализирует образование лактозы из галактозы и глюкозы. Примеры подходящих β-1,4-галактозилатрансфераз выбраны из группы, состоящей из Pm 1141 из Pasteurella multocida (№ доступа АЕС04686) и Lex1 из Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (№ доступа АК965832).In a further and/or alternative embodiment, culturing the at least one genetically modified cell under conditions suitable for the at least one genetically modified cell to undergo transfer of a fucose moiety from a heterologous fucosyltransferase donor substrate to an acceptor molecule comprises the endogenous synthesis of lactose at least at least one genetically modified cell. In one embodiment, endogenous lactose synthesis may occur due to the natural ability of the genetically modified cell to synthesize lactose. Additionally and/or alternatively, endogenous lactose synthesis is mediated by an overexpressing heterologous β-1,4-galactosyltransferase in a genetically modified cell. Thus, the genetically modified cell is also genetically modified with the ability to overexpress, compared to the genetically unmodified progenitor cell, the gene for said heterologous β-1,4-galactosyltransferase. The gene for this heterologous β-1,4-galactosyltransferase encodes a β-1,4-galactosyltransferase that catalyzes the formation of lactose from galactose and glucose. Examples of suitable β-1,4-galactosyltransferases are selected from the group consisting of Pm 1141 from Pasteurella multocida (Accession No. AEC04686) and Lex1 from Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (Accession No. AK965832).
В дополнительном и/или альтернативном воплощении культивирование по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки в условиях, подходящих для того, чтобы по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке осуществлялся перенос остатка фукозы с донорного субстрата гетерологичной фукозилтрансферазы на акцепторную молекулу, включает стадию подачи лакто-N-триозы-2 (LNT-2) в среду ферментации в процессе культивирования по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки, при этом по меньшей мере одна указанная генетически модифицированная клетка содержит (1) β-1,3-галактозилтрансферазу или β-1,4-галактозилтрансферазу и (2) α-1,2- и/или α-1,3-фукозилтрансферазу в качестве гликозилтрансферазы. LNT-2 представляет собой трисахарид, который может быть получен с достаточной эффективностью. Подача LNT-2 в среду ферментации позволяет по меньшей мере одной генетически модифицированной клетке усваивать указанную экзогенно подаваемую LNT-2 в качестве предшественника для эндогенного синтеза LNT или LNnT, которые в свою очередь могут служить в качестве акцепторных молекул для гетерологичной фукозилтрансферазы.In a further and/or alternative embodiment, culturing the at least one genetically modified cell under conditions suitable for the at least one genetically modified cell to transfer a fucose moiety from a heterologous fucosyltransferase donor substrate to an acceptor molecule includes the step of supplying lacto-N -triose-2 (LNT-2) into the fermentation medium during the cultivation of at least one genetically modified cell, wherein at least one said genetically modified cell contains (1) β-1,3-galactosyltransferase or β-1,4 -galactosyltransferase and (2) α-1,2- and/or α-1,3-fucosyltransferase as a glycosyltransferase. LNT-2 is a trisaccharide that can be produced with reasonable efficiency. Supply of LNT-2 to the fermentation medium allows at least one genetically modified cell to utilize said exogenously supplied LNT-2 as a precursor for the endogenous synthesis of LNT or LNnT, which in turn can serve as acceptor molecules for heterologous fucosyltransferase.
Согласно дополнительному и/или альтернативному воплощению способа получения фукозилированного олигосахарида, способ, включающий стадию культивирования по меньшей мере одной генетически модифицированной клетки, представляет собой способ непрерывной ферментации или способ периодической ферментации, предпочтительно способ периодической ферментации с подпиткой.According to a further and/or alternative embodiment of the method for producing fucosylated oligosaccharide, the method comprising the step of culturing at least one genetically modified cell is a continuous fermentation method or a batch fermentation method, preferably a fed-batch fermentation method.
Таким образом, в соответствии с воплощением, где культивирование представляет собой способ непрерывной ферментации, то есть способ, согласно которому в среду ферментации в ходе стадии культивирования генетически модифицированной клетки непрерывно добавляют по меньшей мере один источник углерода, и согласно которому в процессе ферментации непрерывно извлекают среду ферментации. В результате постоянного добавления источника углерода в ходе стадии культивирования осуществляется постоянное и эффективное продуцирование олигосахарида.Thus, according to an embodiment wherein the cultivation is a continuous fermentation method, that is, a method in which at least one carbon source is continuously added to the fermentation medium during the cultivation step of the genetically modified cell, and in which the medium is continuously removed during the fermentation process fermentation. As a result of the continuous addition of a carbon source during the cultivation step, continuous and efficient production of the oligosaccharide is achieved.
В соответствии с воплощением, где культивирование представляет собой способ периодической ферментации, используют закрытую систему культивирования с определенным составом питательных веществ в начале ферментации и определенными значениями температуры, давления, условиями аэрации и другими условиями для оптимизации роста. В процессе ферментации не производят ни добавления питательных веществ, ни удаления продуктов жизнедеятельности в ходе культивирования клеток.In an embodiment where the cultivation is a batch fermentation method, a closed culture system is used with a specific nutrient composition at the start of fermentation and specific temperatures, pressures, aeration conditions and other conditions to optimize growth. The fermentation process neither adds nutrients nor removes waste products during cell culture.
Под периодической ферментацией с подпиткой понимают прием, когда одно или более чем одно питательное вещество (субстрат) подают (доставляют) в биореактор в процессе культивирования, и при котором продукт(ы) остаются в биореакторе до конца цикла или при котором по меньшей мере одну порцию среды ферментации, включающей клетки и продукт(ы), извлекают из биореактора в ходе процесса ферментации. Порции среды ферментации можно извлекать из биореактора несколько раз и/или через разные интервалы времени в ходе процесса ферментации.Fed-batch fermentation refers to a technique in which one or more than one nutrient (substrate) is introduced into the bioreactor during the culture process, and in which the product(s) remain in the bioreactor until the end of the cycle, or in which at least one batch The fermentation medium, including cells and product(s), is removed from the bioreactor during the fermentation process. Portions of the fermentation medium can be removed from the bioreactor several times and/or at different time intervals during the fermentation process.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении способ получения фукозилированного олигосахарида включает извлечение желаемого фукозилированного олигосахарида из культуры продуцирующей клетки. Использованный в данном описании термин "извлечение" означает выделение, сбор, очистку, отбор или иное отделение олигосахарида, продуцируемого микроорганизмом хозяина по изобретению, от культуры микроорганизма хозяина. Термин "очистка", использованный в данном описании, относится к удалению по меньшей мере существенного количества примесей и нежелательного соединения. Указанные примеси и нежелательные соединения (нежелательные побочные продукты) представляют собой клетки, ионы и соли, другие сахариды, отличающиеся от желаемой лактофукопентаозы, например, моносахариды, дисахариды, трисахариды, тетрасахариды, в особенности лактотетраозы, и другие пентасахариды, отличающиеся от желаемой лактофукопентаозы.In a further and/or alternative embodiment, a method for producing a fucosylated oligosaccharide comprises recovering the desired fucosylated oligosaccharide from a production cell culture. As used herein, the term “recovery” means isolating, collecting, purifying, selecting, or otherwise separating an oligosaccharide produced by a host microorganism of the invention from a culture of the host microorganism. The term "purification" as used herein refers to the removal of at least a substantial amount of impurities and unwanted compounds. These impurities and undesirable compounds (unwanted by-products) are cells, ions and salts, other saccharides other than the desired lactofucopentaose, for example, monosaccharides, disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides, especially lactotetraose, and other pentasaccharides other than the desired lactofucopentaose.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении извлечение и/или очистка фукозилированного олигосахарида включает стадию, выбранную из группы, состоящей из (1) кристаллизации фукозилированного олигосахарида из раствора указанного фукозилированного олигосахарида и (2) распылительной сушки фукозилированного олигосахарида. Эти стадии обеспечивают получение фукозилированного олигосахарида в кристаллической или аморфной форме.In an additional and/or alternative embodiment, recovery and/or purification of the fucosylated oligosaccharide comprises a step selected from the group consisting of (1) crystallization of the fucosylated oligosaccharide from a solution of said fucosylated oligosaccharide and (2) spray drying of the fucosylated oligosaccharide. These steps provide the fucosylated oligosaccharide in crystalline or amorphous form.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении для извлечения или очистки желаемых фукозилированных олигосахаридов применяют по меньшей мере одну гликозидазу, при этом по меньшей мере одну гликозидазу используют для расщепления мешающих и/или нежелательных примесей или побочных продуктов, неиспользованных исходных субстратов и промежуточных продуктов, образуемых в процессе получения желаемого олигосахарида. При использовании по меньшей мере одной гликозидазы достигают того, что, например, метаболизму могут быть подвергнуты другие (олиго)сахариды, отличающиеся от желаемого фукозилированного олигосахарида, при этом другие (олиго)сахариды продуцируются по меньшей мере в одной генетически модифицированной клетке или продуцируются по меньшей мере одной генетически модифицированной клеткой в ходе синтеза желаемого фукозилированного олигосахарида, и при этом другие олигосахариды мешают осуществлению стадии очистки желаемого олигосахарида.In an additional and/or alternative embodiment, at least one glycosidase is used to extract or purify the desired fucosylated oligosaccharides, wherein the at least one glycosidase is used to break down interfering and/or undesirable impurities or by-products, unused starting substrates and intermediates formed in process of obtaining the desired oligosaccharide. By using at least one glycosidase, it is achieved that, for example, other (oligo)saccharides different from the desired fucosylated oligosaccharide can be metabolized, wherein other (oligo)saccharides are produced in at least one genetically modified cell or are produced in at least one at least one genetically modified cell during the synthesis of the desired fucosylated oligosaccharide, and other oligosaccharides interfere with the purification step of the desired oligosaccharide.
По меньшей мере одна гликозидаза может быть либо добавлена извне в среду ферментации по окончании процесса ферментации, либо эндогенно синтезирована по меньшей мере одной генетически модифицированной клеткой.The at least one glycosidase can either be added externally to the fermentation medium at the end of the fermentation process or endogenously synthesized by the at least one genetically modified cell.
Добавление в среду ферментации по меньшей мере одной гликозидазы имеет преимущество, если генетически модифицированная клетка не синтезирует одну или более гликозидаз, например, ввиду того, что эндогенные гены генетически модифицированной клетки, кодирующие указанные одну или более гликозидаз, делетированы, или что экспрессия эндогенных генов, кодирующих указанные одну или более гликозидаз, нарушена.The addition of at least one glycosidase to the fermentation medium is advantageous if the genetically modified cell does not synthesize one or more glycosidases, for example, because the endogenous genes of the genetically modified cell encoding the one or more glycosidases are deleted, or because the expression of endogenous genes, encoding the specified one or more glycosidases is disrupted.
В одном из воплощений, где в среду ферментации добавляют по меньшей мере одну гликозидазу, по меньшей мере одна гликозидаза продуцируется по меньшей мере одной другой клеткой, отличающейся от генетически модифицированной клетки, для получения фукозилированного олигосахарида, и по меньшей мере одну другую указанную клетку дополнительно добавляют в среду ферментации для экспрессии гена(ов), кодирующего (их) по меньшей мере одну гликозидазу.In one embodiment, where at least one glycosidase is added to the fermentation medium, the at least one glycosidase is produced by at least one other cell other than the genetically modified cell to produce a fucosylated oligosaccharide, and the at least one other said cell is further added into the fermentation medium to express the gene(s) encoding at least one glycosidase.
В этом воплощении по меньшей мере одна гликозидаза, экспрессируемая по меньшей мере одной другой клеткой, представляет собой либо природную гликозидазу указанной одной другой клетки, либо гетерологичную гликозидазу, при этом указанная другая клетка стабильно трансфицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную гликозидазу, и при этом экспрессия гетерологичной гликозидазы в этой другой клетке является индуцибельной. Предпочтительно, чтобы гетерологичная гликозидаза кодировалась нуклеотидной последовательностью, которая стабильно интегрирована в геном по меньшей мере одной другой клетки.In this embodiment, the at least one glycosidase expressed by the at least one other cell is either a native glycosidase of said one other cell or a heterologous glycosidase, wherein said other cell is stably transfected with the ability to express the heterologous glycosidase, and wherein the heterologous glycosidase is expressed in this other cell is inducible. Preferably, the heterologous glycosidase is encoded by a nucleotide sequence that is stably integrated into the genome of at least one other cell.
Это воплощение особенно подходит в способе непрерывной ферментации для получения фукозилированного олигосахарида, где, например, для проведения ферментации предусмотрено наличие двух отдельных сосудов или контейнеров, при этом один сосуд/контейнер используется для осуществления реакции синтеза олигосахарида, а второй сосуд/контейнер в основном применяется для культивирования клеток, которые экспрессируют гетерологичную гликозидазу.This embodiment is particularly suitable in a continuous fermentation process for producing a fucosylated oligosaccharide, where, for example, two separate vessels or containers are provided for the fermentation, one vessel/container being used for carrying out the oligosaccharide synthesis reaction and the second vessel/container being primarily used for culturing cells that express heterologous glycosidase.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении по меньшей мере одна гликозидаза, экспрессируемая по меньшей мере одной другой клеткой, представляет собой внутриклеточную гликозидазу. Так, по меньшей мере одна гликозидаза, экспрессируемая по меньшей мере одной клеткой, находится внутри указанной по меньшей мере одной клетки. Таким образом, указанная по меньшей мере одна другая клетка захватывает нежелательные примеси, побочные продукты, неиспользованные исходные субстраты и/или промежуточные продукты, образуемые в процессе получения желаемого олигосахарида, вследствие чего захваченные соединения расщепляются под действием по меньшей мере одной внутриклеточной гликозидазы.In a further and/or alternative embodiment, the at least one glycosidase expressed by at least one other cell is an intracellular glycosidase. Thus, at least one glycosidase expressed by at least one cell is located within the at least one cell. Thus, said at least one other cell captures unwanted impurities, by-products, unused starting substrates and/or intermediates formed during the production of the desired oligosaccharide, whereby the captured compounds are degraded by the action of at least one intracellular glycosidase.
В альтернативном воплощении, по меньшей мере одна гликозидаза, экспрессируемая по меньшей мере одной другой клеткой, секретируется по меньшей мере одной другой клеткой в среду ферментации. Затем нежелательные примеси, побочные продукты, неиспользованные исходные субстраты и/или промежуточные продукты, образуемые в процессе получения желаемого олигосахарида, расщепляются в среде ферментации. Это воплощение имеет преимущество в том случае, когда по меньшей мере одна другая клетка не способна захватывать нежелательные примеси, побочные продукты, неиспользованные исходные субстраты и/или промежуточные продукты, образуемые в процессе получения желаемого олигосахарида.In an alternative embodiment, the at least one glycosidase expressed by the at least one other cell is secreted by the at least one other cell into the fermentation medium. Undesired impurities, by-products, unused starting substrates and/or intermediates formed during the process of obtaining the desired oligosaccharide are then broken down in the fermentation medium. This embodiment is advantageous in that at least one other cell is unable to take up unwanted contaminants, by-products, unused starting substrates and/or intermediates generated during the production of the desired oligosaccharide.
В предпочтительном воплощении гликозидаза катализирует расщепление лактозы. Подходящей гликозидазой для расщепления лактозы является β-1,4-галактозидаза LacZ из Е. coli. Подходящей гликозидазой для гидролиза LNT-2, промежуточного продукта, является β-N-ацетилгексозаминидаза BbhI из Bifidobacterium bifidum JCM1254. Подходящей гликозидазой для гидролиза промежуточного продукта LNT, является β-1,3-галактозидаза Bga42A из Bifidobacterium longum subsp.infantis.In a preferred embodiment, the glycosidase catalyzes the breakdown of lactose. A suitable glycosidase for the breakdown of lactose is β-1,4-galactosidase LacZ from E. coli. A suitable glycosidase for hydrolysis of the LNT-2 intermediate is β-N-acetylhexosaminidase BbhI from Bifidobacterium bifidum JCM1254. A suitable glycosidase for hydrolysis of the LNT intermediate is β-1,3-galactosidase Bga42A from Bifidobacterium longum subsp. infantis.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка, которая также продуцирует по меньшей мере одну гликозидазу, или по меньшей мере одна другая клетка, продуцирующая по меньшей мере одну гликозидазу, экспрессирует по меньшей мере одну гликозидазу в результате внешнего воздействия, например, посредством вызванной изменением температуры экспрессии или посредством индуцированной субстратом экспрессии. Это означает, что экспрессия по меньшей мере одной гликозидазы подавляется в ходе синтеза желаемого фукозилированного олигосахарида и может быть индуцирована, например, посредством изменения температуры или в результате добавления индуктора, такого как IPTG (изопропил-β-D-тиогалактозид), в конце процесса ферментации. Экспрессия гликозидазы будет индуцирована после того, как будет образовано достаточное и/или по существу максимальное количество олигосахарида в ходе культивирования генетически модифицированной клетки. После этого экспрессированные гликозидазы будут расщеплять нежелательные промежуточные сахариды, субстраты и т.д., в результате чего среда по существу не будет содержать промежуточных сахаридов или субстратов, которые в противном случае препятствовали бы очистке или усложняли бы очистку желаемого олигосахарида. Несколько подходящих средств для индуцибельной экспрессии известны из предшествующего уровня техники (см., например, Sambrook и др., 1989, выше), и специалист будет способен применить средство, соответственно подходящее для желаемого олигосахарида.In a further and/or alternative embodiment, a genetically modified cell that also produces at least one glycosidase, or at least one other cell that produces at least one glycosidase, expresses at least one glycosidase as a result of external influence, for example, through induced by changing the expression temperature or through substrate-induced expression. This means that the expression of at least one glycosidase is suppressed during the synthesis of the desired fucosylated oligosaccharide and can be induced, for example, by changing temperature or by adding an inducer such as IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactoside) at the end of the fermentation process . Expression of the glycosidase will be induced once a sufficient and/or substantially maximum amount of oligosaccharide has been produced during cultivation of the genetically modified cell. The expressed glycosidases will then degrade unwanted saccharide intermediates, substrates, etc., leaving the medium substantially free of intermediate saccharides or substrates that would otherwise interfere with or complicate the purification of the desired oligosaccharide. Several suitable agents for inducible expression are known in the art (see, eg, Sambrook et al., 1989, supra), and one skilled in the art will be able to employ an agent suitably suited for the desired oligosaccharide.
Под термином "регулируемый" в контексте настоящего изобретения применительно к гену обычно понимается ген, транскрипцию которого можно регулировать требуемым образом, например, подавлять или активировать, т.е. количество синтезированного белка, кодируемого регулируемым геном, отличается, например, в результате ослабления/подавления или активации, от случая нерегулируемого гена.The term “regulated” in the context of the present invention in relation to a gene generally means a gene whose transcription can be regulated in a desired manner, for example, suppressed or activated, i.e. the amount of protein synthesized encoded by a regulated gene differs, for example as a result of attenuation/suppression or activation, from the case of an unregulated gene.
В дополнительном воплощении, моносахариды, образующиеся в результате расщепления нежелательных промежуточных сахаридов, субстратов и т.д., могут метаболизироваться генетически модифицированной клеткой.In a further embodiment, monosaccharides resulting from the breakdown of unwanted saccharide intermediates, substrates, etc., can be metabolized by the genetically modified cell.
Согласно второму аспекту предложена генетически модифицированная клетка для получения фукозилированного олигосахарида или для применения в способе его получения. Указанная генетически модифицированная клетка генетически модифицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу, которая способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, при этом указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to the second aspect, a genetically modified cell is provided for the production of a fucosylated oligosaccharide or for use in a method for its production. Said genetically modified cell is genetically modified to express a heterologous fucosyltransferase that is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, wherein said acceptor molecule is lactotetraose.
Термин "генетически модифицированная", использованный в данном описании применительно к клетке хозяина, указывает на то, что клетка-хозяин реплицирует молекулу гетерологичной или рекомбинантной нуклеиновой кислоты и/или экспрессирует пептид или белок, кодируемый данной гетерологичной нуклеотидной последовательностью (т.е. нуклеотидной последовательностью, "чужеродной для указанной клетки"). Генетически модифицированные клетки могут содержать гены, которые не обнаруживаются в клетке нативной (нерекомбинантной) формы. Генетически модифицированные клетки также могут содержать гены, обнаруживаемые в клетке нативной формы, при этом такие гены модифицируют и повторно вводят в клетку искусственным способом. Термин также охватывает клетки, которые содержат молекулу нуклеиновой кислоты, эндогенную по отношению к клетке, которая модифицирована без удаления нуклеиновой кислоты из данной клетки; такие модификации включают модификации, осуществляемые с использованием замещения генов, сайт-специфических мутаций и связанных с ними методов. Соответственно, "рекомбинантный полипептид" представляет собой полипептид, который продуцирован генетически модифицированной клеткой.The term "genetically modified" as used herein in relation to a host cell indicates that the host cell replicates a heterologous or recombinant nucleic acid molecule and/or expresses a peptide or protein encoded by the heterologous nucleotide sequence (i.e., nucleotide sequence , "foreign to the specified cell"). Genetically modified cells may contain genes that are not found in the native (non-recombinant) form of the cell. Genetically modified cells may also contain genes found in the cell's native form, where such genes are modified and reintroduced into the cell by artificial means. The term also includes cells that contain a nucleic acid molecule endogenous to the cell that is modified without removing the nucleic acid from the cell; such modifications include modifications made using gene replacement, site-specific mutations and related techniques. Accordingly, a "recombinant polypeptide" is a polypeptide that is produced by a genetically modified cell.
Соответственно, под выражением "генетически модифицированная клетка" понимается клетка, которая была трансформирована или трансфицирована.Accordingly, by the expression “genetically modified cell” is meant a cell that has been transformed or transfected.
Таким образом, нуклеотидные последовательности, использованные в настоящем изобретении, могут, например, содержаться в векторе, которым должны быть стабильно трансформированы/трансфицированы клетки микроорганизма хозяина, или который иным образом должен быть введен в клетки микроорганизма хозяина.Thus, the nucleotide sequences used in the present invention may, for example, be contained in a vector with which cells of a host microorganism are to be stably transformed/transfected, or which are otherwise to be introduced into cells of a host microorganism.
Способы создания "рекомбинантной ДНК", включая выделение, синтез, очистку и амплификацию генетического материала, используемые для трансформации или трансфекции выбранных клеток хозяина, известны специалисту в данной области техники. Так, общеизвестно, как осуществить трансфекцию клеток с использованием "гибридной" вирусной или кольцевой плазмидной ДНК, включающей в себя выбранные экзогенные (т.е. чужеродные или "гетерологичные") нуклеотидные последовательности. Эти методики, известные в данной области техники, включают создание вектора для трансфекции посредством ферментативного расщепления кольцевой вирусной или плазмидной ДНК с образованием линейных цепей ДНК. Выбранные цепи чужеродной ДНК, обычно содержащие последовательности, кодирующие желаемый белковый продукт, получают в линейной форме, применяя точно те же/аналогичные ферменты. Линейную вирусную или плазмидную ДНК инкубируют с чужеродной ДНК в присутствии осуществляющих лигирование ферментов, способных осуществлять процесс реконструирования и образовывать "гибридные" векторы, содержащие выбранный сегмент экзогенной ДНК, "сплайсированный" в вирусную или кольцевую ДНК-плазм иду.Methods for creating "recombinant DNA", including isolation, synthesis, purification and amplification of genetic material used to transform or transfect selected host cells, are known to one skilled in the art. Thus, it is generally known how to transfect cells using “hybrid” viral or circular plasmid DNA that includes selected exogenous (ie, foreign or “heterologous”) nucleotide sequences. These techniques, known in the art, involve creating a transfection vector by enzymatic cleavage of circular viral or plasmid DNA to produce linear DNA chains. Selected foreign DNA strands, typically containing sequences encoding the desired protein product, are prepared in linear form using exactly the same/similar enzymes. Linear viral or plasmid DNA is incubated with foreign DNA in the presence of ligating enzymes capable of carrying out the reconstruction process and forming “hybrid” vectors containing a selected segment of exogenous DNA “spliced” into a viral or circular DNA plasma ide.
Генетически модифицированной клеткой является прокариотическая клетка или эукариотическая клетка. Соответствующие клетки включают клетки дрожжей, бактерий, архебактерий, грибов, клетки насекомых, клетки растений и клетки животных, в том числе клетки млекопитающих (как например, клетки и линии клеток человека).A genetically modified cell is a prokaryotic cell or a eukaryotic cell. Suitable cells include yeast cells, bacteria, archaebacteria, fungi, insect cells, plant cells and animal cells, including mammalian cells (such as human cells and cell lines).
В дополнительном и/или альтернативном воплощении прокариотическая клетка представляет собой бактериальную клетку, предпочтительно выбранную из рода, выбранного из группы, состоящей из Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Bifidobacterium, Sporolactobacillus spp., Micromonospora spp., Micrococcus spp., Rhodococcus spp.и Pseudomonas. Подходящими видами бактерий являются Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Bacillus thermophilus, Bacillus laterosporus, Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bacillus pumilus, Bacillus lentus, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum, Citrobacter freundii, Clostridium cellulolyficum, Clostridium ljungdahlii, Clostridium autoethanogenum, Clostridium acetobutylicum, Corynebacterium glutamicum, Enterococcus faecium, Enterococcus thermophiles, Escherichia coli, Erwinia herbicola (Pantoea agglomerans), Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus casei, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus jensenii, Lactococcus lactis, Pantoea citrea, Pectobacterium carotovorum, Proprionibacterium freudenreichii, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus thermophiles и Xanthomonas campestris.In a further and/or alternative embodiment, the prokaryotic cell is a bacterial cell, preferably selected from a genus selected from the group consisting of Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Bifidobacterium, Sporolactobacillus spp., Micromonospora spp., Micrococcus spp., Rhodococcus spp. and Pseudomonas. Suitable bacterial species include Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans, Bacillus thermophilus, Bacillus laterosporus, Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bacillus pumilus, Bacillus lentus, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum, Citrobacter fre undii, Clostridium cellulolyficum, Clostridium ljungdahlii, Clostridium autoethanogenum, Clostridium acetobutylicum, Corynebacterium glutamicum, Enterococcus faecium, Enterococcus thermophiles, Escherichia coli, Erwinia herbicola (Pantoea agglomerans), Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus plantarum, obacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus casei, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus jensenii, Lactococcus lactis, Pantoea citrea, Pectobacterium carotovorum, Proprionibacterium freudenreichii, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus thermo philes and Xanthomonas campestris.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении эукариотическая клетка представляет собой клетку дрожжей, клетку насекомых, клетку растений или клетку млекопитающих. Дрожжевая клетка предпочтительно выбрана из группы, состоящей из Saccharomyces sp., в частности, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis sp., Pichia sp., в частности, Pichia pastoris, Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Yarrowia sp., Rhodotorula sp.и Schizosaccharomyces sp.In a further and/or alternative embodiment, the eukaryotic cell is a yeast cell, an insect cell, a plant cell, or a mammalian cell. The yeast cell is preferably selected from the group consisting of Saccharomyces sp., in particular Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis sp., Pichia sp., in particular Pichia pastoris, Hansenula sp., Kluyveromyces sp., Yarrowia sp., Rhodotorula sp. and Schizosaccharomyces sp.
Генетически модифицированная клетка генетически модифицирована с возможностью экспрессировать гетерологичную фукозилтрансферазу, способную переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, представляющую собой лактотетраозу. В дополнительном и/или альтернативном воплощении гетерологичная фукозилтрансфераза выбрана из группы, состоящей из полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных вариантов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, и функциональных вариантов функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30.A genetically modified cell is genetically modified to express a heterologous fucosyltransferase capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, lactotetraose. In an additional and/or alternative embodiment, the heterologous fucosyltransferase is selected from the group consisting of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional variants of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional fragments of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, and functional variants of functional polypeptide fragments represented by any of SEQ ID NO: 16-30.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении гетерологичная фукозилтрансфераза кодируется молекулой нуклеиновой кислоты, содержащейIn an additional and/or alternative embodiment, the heterologous fucosyltransferase is encoded by a nucleic acid molecule containing
1) нуклеотидную последовательность, которая представлена любой из SEQ ID NO: 1-15;1) a nucleotide sequence, which is represented by any of SEQ ID NO: 1-15;
2) нуклеотидную последовательность, имеющую идентичность последовательности, составляющую по меньшей мере 80% с одной из нуклеотидных последовательностей, которая представлена любой из SEQ ID NO: 1-15, предпочтительно по всей длине последовательности;2) a nucleotide sequence having at least 80% sequence identity with one of the nucleotide sequences, which is represented by any of SEQ ID NO: 1-15, preferably over the entire length of the sequence;
3) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая представлена любой из SEQ ID NO: 16-30;3) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence, which is represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
4) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая имеет по меньшей мере 80% идентичности с любой из аминокислотных последовательностей, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30;4) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence that has at least 80% identity with any of the amino acid sequences represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
5) нуклеотидную последовательность, кодирующую функциональный фрагмент любого из полипептидов, соответствующих 3) и 4); или5) a nucleotide sequence encoding a functional fragment of any of the polypeptides corresponding to 3) and 4); or
6) при этом молекула нуклеиновой кислоты гибридизуется с комплементарной цепью молекулы нуклеиновой кислоты, соответствующей 1), 2), 3), 4) или 5), в жестких условиях.6) in this case, the nucleic acid molecule hybridizes with the complementary chain of the nucleic acid molecule corresponding to 1), 2), 3), 4) or 5), under stringent conditions.
Нуклеотидная последовательность, кодирующая гетерологичную фукозилтрансферазу, может быть представлена в виде линейной или кольцевой внехромосомной молекулы нуклеиновой кислоты в генетически модифицированной клетке, либо может быть интегрирована в являющуюся хромосомой молекулу нуклеиновой кислоты клетки, при этом указанная являющаяся хромосомой молекула нуклеиновой кислоты может быть линейной или кольцевой (бактериальной хромосомой) молекулой нуклеиновой кислоты.The nucleotide sequence encoding the heterologous fucosyltransferase may be present as a linear or circular extrachromosomal nucleic acid molecule in a genetically modified cell, or may be integrated into a chromosomal nucleic acid molecule of the cell, wherein said chromosomal nucleic acid molecule may be linear or circular ( bacterial chromosome) nucleic acid molecule.
Генетически модифицированная клетка способна осуществлять синтез ГДФ-фукозы, которая необходима для реакции, катализируемой гетерологичный полипептидом, способным проявлять фукозилтрансферазную активность для переноса остатка фукозы с донорного субстрата на лактотетраозу с получением желаемого фукозилированного олигосахарида, поскольку ГДФ-фукоза служит в качестве донорного субстрата для остатка фукозы, переносимого на лактотетраозу под действием гетерологичной фукозилтрансферазы. Таким образом, в одном из воплощений генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована с возможностью обладать способностью повышенного продуцирования внутриклеточной ГДФ-фукозы по сравнению с данной клеткой до проведения ее генетической модификации.The genetically modified cell is capable of synthesizing GDP-fucose, which is required for a reaction catalyzed by a heterologous polypeptide capable of exhibiting fucosyltransferase activity to transfer a fucose residue from a donor substrate to lactotetraose to produce the desired fucosylated oligosaccharide, since GDP-fucose serves as a donor substrate for the fucose residue , transferred to lactotetraose by the action of heterologous fucosyltransferase. Thus, in one embodiment, the genetically modified cell is also genetically modified to have the ability to produce increased intracellular GDP-fucose compared to the cell before it was genetically modified.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении предоставление внутриклеточного запаса ГДФ-фукозы для получения фукозилированных олигосахаридов достигается благодаря тому, что генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована таким образом, что в указанной клетке экспрессируется или сверхэкспрессируется ген, кодирующий бифункциональную фукозокиназу/L-фукозо-1-фосфат-гуанилтрансферазу (Fkp), предпочтительно ген, кодирующий бифункциональную фукозокиназу/L-фукозо-1-фосфат-гуанилтранеферазу (Fkp) из Bacteroides fragilis (№ доступа AY849806), которая способна катализировать превращение L-фукозы в ГДФ-фукозу. Для получения желаемого фукозилированного олигосахарида предпочтительно, чтобы в процессе ферментации клеток осуществлялось поступление L-фукозы к генетически модифицированной клетке.In an additional and/or alternative embodiment, the provision of an intracellular supply of GDP-fucose for the production of fucosylated oligosaccharides is achieved by the genetically modified cell also being genetically modified such that said cell expresses or overexpresses a gene encoding bifunctional fucokinase/L-fucose-1- phosphate guanyltransferase (Fkp), preferably a gene encoding a bifunctional fucokinase/L-fucose-1-phosphate-guanyltransferase (Fkp) from Bacteroides fragilis (Accession No. AY849806), which is capable of catalyzing the conversion of L-fucose to GDP-fucose. To obtain the desired fucosylated oligosaccharide, it is preferable that the cell fermentation process introduces L-fucose to the genetically modified cell.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении ГДФ-фукоза для синтеза желаемого фукозилированного олигосахарида может быть взята из собственного клеточного метаболизма ГДФ-фукозы с использованием "пути de novo". Чтобы увеличить запас ГДФ-фукозы внутри клетки посредством "пути de novo", генетически модифицированная клетка также должна быть генетически модифицирована с возможностью экспрессировать или сверхэкспрессировать, по сравнению с данной клеткой до подвергания ее генетической модификации, по меньшей мере один из генов, кодирующих фосфоманномутазу, маннозо-1-фосфат-гуанозилтрансферазу, ГДФ-маннозо-4,6-дегидратазу и ГДФ-L-фукозосинтазу. В предпочтительном воплощении данная клетка генетически модифицирована с возможностью сверхэкспресировать все четыре из указанных генов.In an additional and/or alternative embodiment, the GDP-fucose for the synthesis of the desired fucosylated oligosaccharide can be taken from the cells' own metabolism of GDP-fucose using a "de novo pathway". To increase the intracellular supply of GDP-fucose through the "de novo pathway", the genetically modified cell must also be genetically modified to express or overexpress, relative to the pre-genetically modified cell, at least one of the phosphomannomutase-encoding genes mannose-1-phosphate guanosyltransferase, GDP-mannose-4,6-dehydratase and GDP-L-fucose synthase. In a preferred embodiment, the cell is genetically modified to overexpress all four of these genes.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована с возможностью демонстрировать усиленный импорт экзогенной L-фукозы через свою клеточную мембрану. Предпочтительно, генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована с возможностью экспрессировать или сверхэкспрессировать, по сравнению с клеткой-предшественником до подвергания ее генетической модификации, одну нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из нуклеотидных последовательностей, кодирующих главный переносчик, осуществляющий облегченный транспорт, FucP из Е. coli MG1655 (№ доступа AIZ90162), нуклеотидных последовательностей, кодирующих функциональные варианты главного переносчика, осуществляющего облегченный транспорт, FucP из £. со//, нуклеотидных последовательностей, кодирующих функциональные фрагменты главного переносчика, осуществляющего облегченный транспорт, FucP из E. coli, и нуклеотидных последовательностей, кодирующих функциональные варианты функциональных фрагментов главного переносчика, осуществляющего облегченный транспорт, FucP из Е. coli. Экспрессия или сверхэкспрессия главного переносчика, осуществляющего облегченный транспорт, FucP, его функциональных вариантов и/или функциональных фрагментов в генетически модифицированной клетке усиливает поглощение клеткой экзогенной L-фукозы через ее клеточную мембрану.In a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell is also genetically modified to exhibit enhanced import of exogenous L-fucose across its cell membrane. Preferably, the genetically modified cell is also genetically modified to express or overexpress, relative to the progenitor cell before it was genetically modified, one nucleotide sequence selected from the group consisting of nucleotide sequences encoding the major facilitated transporter FucP from E . coli MG1655 (accession number AIZ90162), nucleotide sequences encoding functional variants of the main facilitated transporter FucP from £. co//, nucleotide sequences encoding functional fragments of the main facilitated transport transporter FucP from E. coli, and nucleotide sequences encoding functional variants of functional fragments of the main facilitated transport transporter FucP from E. coli. Expression or overexpression of the major facilitated transporter FucP, functional variants and/or functional fragments thereof in a genetically modified cell enhances the uptake of exogenous L-fucose by the cell across its cell membrane.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована с возможностью предотвращать истощение запаса ГДФ-фукозы внутри клетки. В одном из воплощений клетка генетически модифицирована так, что экспрессия гена, кодирующего фермент WcaJ, который катализирует первую стадию синтеза колановой кислоты, нарушена или инактивирована, предпочтительно так, что ген WcaJ по меньшей мере частично удален из генетической информации клетки, или так, что нуклеотидная последовательность гена WcaJ изменена, вследствие чего транскрипция гена, кодирующего WcaJ, невозможна. Согласно дополнительному и/или альтернативному подходу нуклеотидная последовательность гена, кодирующего WcaJ, была изменена, вследствие чего ферментативно неактивный полипептид кодируется измененным геном WcaJ, например, так, что в открытую рамку считывания введен стоп-кодон, что приводит к экспрессии укороченного варианта WcaJ, представляющего собой нефункциональный фрагмент, или так, что нуклеотидная последовательность гена WcaJ изменена таким образом, что полипептид, кодируемый указанным измененным геном WcaJ, отличается от WcaJ дикого типа в одном или более чем одном аминокислотном остатке, что делает полученный полипептид ферментативно неактивным.In a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell is also genetically modified to prevent depletion of GDP-fucose within the cell. In one embodiment, the cell is genetically modified such that expression of the gene encoding the enzyme WcaJ, which catalyzes the first step of colanic acid synthesis, is disrupted or inactivated, preferably such that the WcaJ gene is at least partially removed from the genetic information of the cell, or such that the nucleotide the sequence of the WcaJ gene is changed, as a result of which transcription of the gene encoding WcaJ is impossible. In a complementary and/or alternative approach, the nucleotide sequence of the gene encoding WcaJ has been altered such that an enzymatically inactive polypeptide is encoded by an altered WcaJ gene, for example, such that a stop codon is introduced into the open reading frame, resulting in the expression of a truncated variant of WcaJ representing is a non-functional fragment, or such that the nucleotide sequence of the WcaJ gene is altered such that the polypeptide encoded by said altered WcaJ gene differs from wild-type WcaJ at one or more amino acid residues, rendering the resulting polypeptide enzymatically inactive.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована так, что гены fucl и/или fucK, кодирующие L-фукозоизомеразу и L-фукулозокиназу, соответственно, удалены, нуклеотидная последовательность генов fucl и/или fucK изменена, чтобы необратимо инактивировать ферментативную активность соответствующего(их) полипептида(ов), или так, что экспрессия генов fucl и/или fucK нарушена. Аннулирование внутриклеточного синтеза Fucl и/или FucK устраняет катаболизм фукозы в соответствующей клетке, тем самым повышая количество фукозы, которая будет доступна для образования ГДФ-фукозы.In a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell is also genetically modified such that the fucl and/or fucK genes encoding L-fucose isomerase and L-fuculose kinase, respectively, are deleted, the nucleotide sequence of the fucl and/or fucK genes is changed to irreversibly inactivate the enzymatic activity of the corresponding polypeptide(s), or such that the expression of the fucl and/or fucK genes is impaired. Abrogation of intracellular synthesis of Fucl and/or FucK eliminates fucose catabolism in the corresponding cell, thereby increasing the amount of fucose that will be available for the formation of GDP-fucose.
В дополнительном воплощении генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована таким образом, что данная клетка (1) не экспрессирует один или несколько полипептидов, которые расщепляют внутри клетки один или несколько предшественников желаемого фукозилированного олигосахарида, предполагаемого для получения, или (2) экспрессирует один или несколько полипептидов, имеющих измененную аминокислотную последовательность и/или длину, по сравнению со своим встречающимся в природе гомологом, для оказания негативного воздействия на активность такого фермента, который расщепляет внутри клетки один или несколько предшественников желаемого фукозилированного олигосахарида, предполагаемого для получения.In a further embodiment, the genetically modified cell is also genetically modified such that the cell (1) does not express one or more polypeptides that cleave within the cell one or more precursors of the desired fucosylated oligosaccharide intended to be produced, or (2) expresses one or more polypeptides having an altered amino acid sequence and/or length, compared to its naturally occurring homolog, to adversely affect the activity of such an enzyme that cleaves within the cell one or more precursors of the desired fucosylated oligosaccharide intended to be produced.
Термин "предшественник", использованный в данном описании применительно к желаемым фукозилированным олигосахаридам, относится к соединениям, представляющим собой промежуточные соединения в пути биосинтеза желаемого фукозилированного олигосахарида, предполагаемого для получения. Эти промежуточные соединения включают эндогенные соединения, т.е. соединения, которые продуцируются и могут естественным образом присутствовать в клеткехозяина, даже когда их синтез в клетке бактерии-хозяина усиливается в результате генетической модификации хозяина.The term “precursor” as used herein in relation to the desired fucosylated oligosaccharides refers to compounds that are intermediates in the biosynthetic pathway of the desired fucosylated oligosaccharide to be produced. These intermediates include endogenous compounds, e.g. compounds that are produced and may be naturally present in the host cell even when their synthesis in the host bacterial cell is enhanced by genetic modification of the host.
Кроме того, в дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка генетически модифицирована так, что она не содержит ферментативно активной β-галактозидазы.Moreover, in a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell is genetically modified so that it does not contain enzymatically active β-galactosidase.
Кроме того, в дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка генетически модифицирована так, что у нее отсутствует функциональный ген LacZ или что она содержит функциональный ген LacZ, экспрессия которого строго регулируется и который не экспрессируется в процессе ферментации для получения фукозилированного олигосахарида.Additionally, in a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell is genetically modified to lack a functional LacZ gene or to contain a functional LacZ gene that is tightly regulated for expression and that is not expressed during the fermentation process to produce a fucosylated oligosaccharide.
Дополнительно и/или альтернативно, генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована так, что данная клетка не содержит полипептидов или не экспрессирует полипептиды, обладающих(ие) ферментативной активностью, заключающейся в гидролизе другого, нежели лактоза, предшественника желаемого фукозилированного олигосахарида, например, LNT-2, LNT или LNnT, либо более крупных производных LNT и LNnT. С этой целью генетически модифицированная клетка также генетически модифицирована таким образом, что геном данной клетки не содержит нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, способный катализировать гидролиз другого указанного предшественника желаемого фукозилированного олигосахарида, или так, что экспрессия генов, кодирующих такие белки, регулируется таким образом, что они не экспрессируются в процессе ферментации для получения фукозилированного олигосахарида.Additionally and/or alternatively, the genetically modified cell is also genetically modified such that the cell does not contain or express polypeptides having the enzymatic activity of hydrolyzing a precursor other than lactose to the desired fucosylated oligosaccharide, e.g., LNT-2 , LNT or LNnT, or larger derivatives of LNT and LNnT. To this end, a genetically modified cell is also genetically modified such that the genome of the cell does not contain a nucleotide sequence encoding a polypeptide capable of catalyzing the hydrolysis of another specified precursor of the desired fucosylated oligosaccharide, or so that the expression of genes encoding such proteins is regulated such that they are not expressed during fermentation to produce fucosylated oligosaccharide.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка содержит по меньшей мере одну нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, способный проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность. Генетически модифицированная клетка по этому воплощению способна экспрессировать полипептид, способный проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность.In a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell contains at least one nucleotide sequence encoding a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity. The genetically modified cell of this embodiment is capable of expressing a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
Предпочтительно, генетически модифицированная клетка экспрессирует указанный полипептид, способный проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность. Более предпочтительно, указанная генетически модифицированная клетка содержит полипептид, способный проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность. Предпочтительно, указанная по меньшей мере одна нуклеотидная последовательность, кодирующая полипептид, способный проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность, представляет собой гетерологичную нуклеиновокислотную последовательность, т.е. представляет собой нуклеотидную последовательность, не существующую в природе в не подвергнутом генетической модификации предшественнике генетически модифицированной клетки. Благодаря экспрессии полипептида, способного проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность, в клетке хозяина может осуществляться присоединение N-ацетилглюкозамина к акцепторному субстрату лактозе, когда указанный полипептид обладает своей β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазной активностью, тем самым внутри клетки образуется LNT-2.Preferably, the genetically modified cell expresses said polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity. More preferably, said genetically modified cell contains a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity. Preferably, said at least one nucleotide sequence encoding a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is a heterologous nucleic acid sequence, i.e. is a nucleotide sequence that does not naturally exist in the non-genetically modified precursor of a genetically modified cell. Due to the expression of a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity, N-acetylglucosamine can be added to the acceptor substrate lactose in the host cell when said polypeptide has its β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity, thereby cells is formed LNT-2.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении полипептидом, способным проявлять β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазную активность в отношении переноса N-ацетилглюкозамина на лактозу, является β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансфераза, которая может быть выбрана из группы, состоящей из LgtA из Neisseria meningitidis МС58 (№ доступа NP_274923) и β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазы из Pasteurella multocida subsp.Multocida, штамма HN06 (№ доступа PMCN06_0022).In a further and/or alternative embodiment, the polypeptide capable of exhibiting β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity for the transfer of N-acetylglucosamine to lactose is β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase, which may be selected from the group consisting of LgtA from Neisseria meningitidis MC58 (accession no. NP_274923) and β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase from Pasteurella multocida subsp. Multocida, strain HN06 (accession no. PMCN06_0022).
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка содержит по меньшей мере одну нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, способный проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность. Генетически модифицированная клетка по этому воплощению может экспрессировать полипептид, способный проявлять β-1,3- галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность. Предпочтительно, генетически модифицированная клетка экспрессирует указанный полипептид, способный проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность. Более предпочтительно, указанная генетически модифицированная клетка содержит полипептид, способный проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность. Предпочтительно, указанная по меньшей мере одна нуклеотидная последовательность, кодирующая полипептид, способный проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность, представляет собой гетерологичную нуклеиновокислотную последовательность, т.е. представляет собой нуклеотидную последовательность, не существующую в природе в не подвергнутом генетической модификации предшественнике генетически модифицированной клетки. Благодаря экспрессии полипептида, способного проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность или β-1,4-галактозилтрансферазную активность, в генетически модифицированной клетке может осуществляться галактозилирование LNT-2 с образованием внутри клетки LNT или LNnT, соответственно.In a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell contains at least one nucleotide sequence encoding a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity. The genetically modified cell of this embodiment may express a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity. Preferably, the genetically modified cell expresses said polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity. More preferably, said genetically modified cell contains a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity. Preferably, said at least one nucleotide sequence encoding a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity is a heterologous nucleic acid sequence, i.e. is a nucleotide sequence that does not naturally exist in the non-genetically modified precursor of a genetically modified cell. By expressing a polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity or β-1,4-galactosyltransferase activity, galactosylation of LNT-2 can occur in a genetically modified cell to form LNT or LNnT, respectively, within the cell.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении полипептид, способный проявлять β-1,3-галактозилтрансферазную активность для галактозилирования LNT-2 с получением LNT, представляет собой β-1,3-галактозилтрансферазу, выбранную из группы, состоящей из β-1,3-галактозилтрансферазы WbdO, происходящей из Salmonella entehca (№ доступа AY730594), и β-1,3-галактозилтрансферазы, кодируемой геном, выбранным из группы, состоящей из wbgO из Е. coli O55:Н7 (№ доступа BAG 11838), furA из Lutiella nitroferrum (FuraDRAFT_0419), и функциональных фрагментов указанных β-1,3-галактозилтрансфераз.In a further and/or alternative embodiment, the polypeptide capable of exhibiting β-1,3-galactosyltransferase activity to galactosylate LNT-2 to produce LNT is a β-1,3-galactosyltransferase selected from the group consisting of β-1,3- galactosyltransferase WbdO, derived from Salmonella entehca (accession no. AY730594), and β-1,3-galactosyltransferase, encoded by a gene selected from the group consisting of wbgO from E. coli O55:H7 (accession no. BAG 11838), furA from Lutiella nitroferrum (FuraDRAFT_0419), and functional fragments of the indicated β-1,3-galactosyltransferases.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении полипептид, способный проявлять β-1,4-галактозилтрансферазную активность для галактозилирования LNT-2 с получением LNnT, представляет собой β-1,4-галактозилтрансферазу, выбранную из группы, состоящей из LgtB из Neisseria meningitidis (№ доступа AAF42257), Lex1 из Aggregatibarter aphrophilus NJ8700 (№ доступа YP_003008647), GaIT из Kingella denitriUcans ATCC 33394 (№ доступа HMPREF9098_2407), GatD из Pasteurella multocida M1404 (№ доступа GQ444331), GalT из Bacterioidis fragilis NCTC9343 (№ доступа BF9343_0585), IsgD из Haemophilus influenza (№ доступа AAA24981), GalT из Helicobacter pylori (№ доступа AB035971) и функциональных фрагментов указанных р-1,4-галактозилтрансфераз.In an additional and/or alternative embodiment, the polypeptide capable of exhibiting β-1,4-galactosyltransferase activity to galactosylate LNT-2 to produce LNnT is a β-1,4-galactosyltransferase selected from the group consisting of LgtB from Neisseria meningitidis (No. accession AAF42257), Lex1 from Aggregatibarter aphrophilus NJ8700 (accession number YP_003008647), GaIT from Kingella denitriUcans ATCC 33394 (accession number HMPREF9098_2407), GatD from Pasteurella multocida M1404 (accession number GQ444331), GalT from Bacterioidis fragilis NCTC 9343 (Accession No. BF9343_0585), IsgD from Haemophilus influenza (accession no. AAA24981), GalT from Helicobacter pylori (accession no. AB035971) and functional fragments of the indicated p-1,4-galactosyltransferases.
Для внутриклеточного синтеза LNT или LNnT либо их более крупных производных в генетически модифицированной клетке необходимы УДФ-галактоза (УДФ означает уридиндифосфат) и УДФ-N-ацетилглюкозамин.Intracellular synthesis of LNT or LNnT or their larger derivatives in a genetically modified cell requires UDP-galactose (UDP stands for uridine diphosphate) and UDP-N-acetylglucosamine.
Наличие внутриклеточной УДФ-галактозы в генетически модифицированной клетке может быть обеспечено путем подачи галактозы в генетически модифицированную клетку, при этом клетки культивируют в среде ферментации, которая содержит галактозу. Галактоза поглощается клеткой, фосфорилируется до галактозо-1-фосфата и затем превращается в УДФ-галактозу. Гены, кодирующие полипептиды, несущие ферментативные активности, которые необходимы для этих реакций, хорошо известны.The presence of intracellular UDP-galactose in a genetically modified cell can be achieved by supplying galactose to the genetically modified cell, wherein the cells are cultured in a fermentation medium that contains galactose. Galactose is taken up by the cell, phosphorylated to galactose-1-phosphate and then converted to UDP-galactose. Genes encoding polypeptides carrying enzymatic activities that are necessary for these reactions are well known.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении внутриклеточный запас УДФ-галактозы также можно обеспечить путем включения собственного метаболизма клетки, и механизм собственного метаболизма клетки может быть улучшен посредством генетической модификации клетки, в результате чего, например, данная клетка будет сверхэкспрессировать УДФ-галактозо-4'-эпимеразу или сверхэкспрессировать УДФ-галактозо-4'-эпимеразу в сочетании с глюкозо-1-фосфат-1-уридинилтрансферазой.In a further and/or alternative embodiment, the intracellular supply of UDP-galactose can also be provided by enabling the cell's own metabolism, and the cell's own metabolic machinery can be improved by genetically modifying the cell such that, for example, the cell overexpresses UDP-galactose-4' -epimerase or overexpress UDP-galactose-4'-epimerase in combination with glucose-1-phosphate-1-uridinyltransferase.
Наличие внутриклеточного УДФ-N-ацетилглюкозамина в генетически модифицированной клетке также можно обеспечить путем включения собственного метаболизма клетки для получения УДФ-N-ацетилглюкозамина. Чтобы увеличить внутриклеточный запас УДФ-N-ацетилглюкозамина в генетически модифицированной клетке, данная клетка может быть генетически модифицирована таким образом, что один или несколько генов, кодирующих L-глутамин:D-фруктозо-6-фосфат-аминотрансферазу, фосфоглюкозаминмутазу, фосфоглюкомутазу и N-ацетилглюкозамин-1-фосфат-уридилтрансферазу/глюкозамин-1-фосфат-ацетилтрансферазу, сверхэкспрессированы.The presence of intracellular UDP-N-acetylglucosamine in a genetically modified cell can also be ensured by turning on the cell's own metabolism to produce UDP-N-acetylglucosamine. To increase the intracellular supply of UDP-N-acetylglucosamine in a genetically modified cell, the cell may be genetically modified such that one or more of the genes encoding L-glutamine:D-fructose-6-phosphate aminotransferase, phosphoglucosamine mutase, phosphoglucomutase, and N- acetylglucosamine 1-phosphate uridyltransferase/glucosamine 1-phosphate acetyltransferase are overexpressed.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении клетка генетически модифицирована таким образом, что катаболизм N-ацетилглюкоза мина в генетически модифицированной клетке устранен. В результате устранения клеточного катаболизма N-ацетилглюкозамина повышается внутриклеточный уровень УДФ-N-ацетилглюкозамина, доступного для внутриклеточного синтеза N-ацетилглюкозамина.In a further and/or alternative embodiment, the cell is genetically modified such that catabolism of N-acetylglucose mine in the genetically modified cell is eliminated. As a result of the elimination of cellular catabolism of N-acetylglucosamine, the intracellular level of UDP-N-acetylglucosamine, available for the intracellular synthesis of N-acetylglucosamine, increases.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка для применения в синтезе сложных фукозилированных НМО способна инкорпорировать лактозу через свою клеточную мембрану для накопления лактозы в качестве исходного вещества для получения желаемого фукозилированного олигосахарида. Ввиду этого, клетка может экспрессировать эндогенный ген, кодирующий пермеазу лактозы. В дополнительном и/или альтернативном воплощении клетка генетически модифицирована с возможностью содержать и экспрессировать гетерологичный ген пермеазы лактозы, в частности, если в природе данная клетка не содержит и не экспрессирует ген, кодирующий пермеазу лактозы.In a further and/or alternative embodiment, a genetically modified cell for use in the synthesis of complex fucosylated HMOs is capable of incorporating lactose through its cell membrane to store lactose as a starting material to produce the desired fucosylated oligosaccharide. Because of this, the cell can express the endogenous gene encoding lactose permease. In a further and/or alternative embodiment, the cell is genetically modified to contain and express a heterologous lactose permease gene, particularly if the cell does not naturally contain or express a gene encoding lactose permease.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении наличие лактозы для получения желаемого фукозилированного олигосахарида обеспечивается посредством внутриклеточного синтеза лактозы такой клеткой. Предпочтительно это достигается тем, что данная клетка экспрессирует эндогенный или рекомбинантный ген, кодирующий β1-4-галактозилтрансферазу, при этом указанная β1-4-галактозилтрансфераза способна переносить галактозную группировку УДФ-галактозы на молекулу глюкозы. Такая β1-4-галактозилтрансфераза может быть выбрана из Pm1141 из Pasteurella multocida (№ доступа: АЕС04686) или Lex1 из Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (№ доступа YP_003008647).In an additional and/or alternative embodiment, the availability of lactose to produce the desired fucosylated oligosaccharide is provided through the intracellular synthesis of lactose by such a cell. Preferably, this is achieved by the cell expressing an endogenous or recombinant gene encoding a β1-4-galactosyltransferase, which β1-4-galactosyltransferase is capable of transferring the galactose moiety of UDP-galactose to a glucose molecule. Such β1-4-galactosyltransferase can be selected from Pm1141 from Pasteurella multocida (Accession No: AEC04686) or Lex1 from Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (Accession No: YP_003008647).
Таким образом, в дополнительном и/или альтернативном воплощении генетически модифицированная клетка содержитThus, in a further and/or alternative embodiment, the genetically modified cell comprises
(1) β-1,3-N-ацетилглюкозаминилтрансферазу,(1) β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase,
(2) β-1,3-галактозилтрансферазу или β-1,4-галактозилтрансферазу; и(2) β-1,3-galactosyltransferase or β-1,4-galactosyltransferase; And
(3) α-1,2- и/или α-1,3-фукозилтрансферазу.(3) α-1,2- and/or α-1,3-fucosyltransferase.
В другом воплощении, где генетически модифицированную клетку культивируют для получения фукозилированного олигосахарида, при этом в среду ферментации добавляют LNT-2 в качестве предшественника акцепторной молекулы, генетически модифицированная клетка содержитIn another embodiment, where a genetically modified cell is cultured to produce a fucosylated oligosaccharide and LNT-2 is added to the fermentation medium as a precursor scavenger molecule, the genetically modified cell contains
(1) β-1,3-галактозилтрансферазу или β-1,4-галактозилтрансферазу; и(1) β-1,3-galactosyltransferase or β-1,4-galactosyltransferase; And
(2) α-1,2- и/или α-1,3-фукозилтрансферазу в качестве гликозилтрансферазы.(2) α-1,2- and/or α-1,3-fucosyltransferase as a glycosyltransferase.
Согласно третьему аспекту предложены молекулы рекомбинантной нуклеиновой кислоты для экспрессии гетерологичной фукозилтрансферазы в генетически модифицированной клетке. Термин "молекула нуклеиновой кислоты" относится к одно- или двухцепочечной макромолекуле из дезоксирибонуклеотидных единиц или макромолекуле из рибонуклеотидных единиц и содержит скрученную макромолекулу из дезоксирибонуклеотидных единиц или макромолекулу из рибо нуклеотидных единиц, содержащую один или несколько известных аналогов либо существующих в природе или полученных синтетическим путем нуклеотидов.According to a third aspect, recombinant nucleic acid molecules are provided for the expression of heterologous fucosyltransferase in a genetically modified cell. The term "nucleic acid molecule" refers to a single- or double-stranded deoxyribonucleotide unit macromolecule or ribonucleotide unit macromolecule and contains a twisted deoxyribonucleotide unit macromolecule or ribonucleotide unit macromolecule containing one or more known analogues of either naturally occurring or synthetically produced nucleotides .
Молекула рекомбинантной нуклеиновой кислоты содержит нуклеотидную последовательность, кодирующую фукозилтрансферазу, выбранную из группы, состоящей из полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных вариантов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, и функциональных вариантов функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30.The recombinant nucleic acid molecule contains a nucleotide sequence encoding a fucosyltransferase selected from the group consisting of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional variants of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional fragments of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, and functional variants of functional polypeptide fragments represented by any of SEQ ID NO: 16-30.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении нуклеотидная последовательность, кодирующая фукозилтрансферазу, выбрана из группы, состоящей из:In an additional and/or alternative embodiment, the nucleotide sequence encoding the fucosyltransferase is selected from the group consisting of:
1) нуклеотидной последовательности, представленной любой из SEQ ID NO: 1-15;1) a nucleotide sequence represented by any of SEQ ID NO: 1-15;
2) нуклеотидной последовательности, имеющей идентичность последовательности, составляющую по меньшей мере 80% с одной из нуклеотидных последовательностей, представленных любой из SEQ ID NO: 1-15, предпочтительно по всей длине последовательности;2) a nucleotide sequence having sequence identity of at least 80% with one of the nucleotide sequences represented by any of SEQ ID NOs: 1-15, preferably over the entire length of the sequence;
3) нуклеотидной последовательности, кодирующей полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая представлена любой из SEQ ID NO: 16-30;3) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence, which is represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
4) нуклеотидной последовательности, кодирующей полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, которая имеет по меньшей мере 80% идентичности с любой из аминокислотных последовательностей, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30;4) a nucleotide sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence that has at least 80% identity with any of the amino acid sequences represented by any of SEQ ID NO: 16-30;
5) нуклеотидной последовательности, кодирующей функциональный фрагмент любого из полипептидов, соответствующих 3) и 4); и5) a nucleotide sequence encoding a functional fragment of any of the polypeptides corresponding to 3) and 4); And
6) молекулы нуклеиновой кислоты, которая гибридизуется с комплементарной цепью молекулы нуклеиновой кислоты, соответствующей 1), 2), 3), 4) или 5), в жестких условиях.6) a nucleic acid molecule that hybridizes with the complementary chain of a nucleic acid molecule corresponding to 1), 2), 3), 4) or 5), under stringent conditions.
В объем настоящего изобретения под этими терминами также включены полиморфные варианты, аллели, мутанты и межвидовые гомологи нуклеиновых кислот/полинуклеотидов и полипептидов, имеющих аминокислотную последовательность, обладающую идентичностью по аминокислотной последовательности более чем примерно на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, предпочтительно 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% либо более высоким значением идентичности по аминокислотной последовательности, предпочтительно в пределах участка по меньшей мере примерно из 25, 50, 100, 200, 500 или более аминокислот, с полипептидом, аналогичным одной из аминокислотных последовательностей среди SEQ ID NO: 16-30.Also included within the scope of the present invention under these terms are polymorphic variants, alleles, mutants and interspecies homologues of nucleic acids/polynucleotides and polypeptides having an amino acid sequence having greater than about 60%, 65%, 70%, 75% amino acid sequence identity. 80%, 85%, 90%, preferably 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% or higher amino acid sequence identity, preferably within a region of of at least about 25, 50, 100, 200, 500 or more amino acids, with a polypeptide similar to one of the amino acid sequences among SEQ ID NO: 16-30.
"Вариант(ы)" как термин, использованный в данном описании, относится к полинуклеотиду или полипептиду, который отличается от референсного полинуклеотида или полипептида, соответственно, но сохраняет необходимые (ферментативные) свойства референсного полинуклеотида или полипептида. Типичный вариант полинуклеотида отличается по нуклеотидной последовательности от другого, референсного полинуклеотида. Изменения в нуклеотидной последовательности варианта могут менять или не менять аминокислотную последовательность полипептида, кодируемую референсным полинуклеотидом. Результатом изменений нуклеотидной последовательности могут быть аминокислотные замены, добавления, делеции, слияния и укорочения в полипептиде, кодируемом референсной последовательностью, как будет рассмотрено ниже. Типичный вариант полипептида отличается по аминокислотной последовательности от другого, референсного полипептида. Как правило, набор различий ограничен, поэтому последовательности референсного полипептида и варианта в целом очень схожи и во многих участках идентичны. Аминокислотные последовательности варианта и референсного полипептида могут различаться одной или несколькими заменами, одним или несколькими добавлениями, делециями в любой комбинации. Замененным или встроенным аминокислотным остатком может быть или не быть остаток, кодируемый генетическим кодом. Вариант полинуклеотида или полипептида может существовать в природе, как например, аллельный вариант, или он может представлять собой вариант, о существовании которого в природе не известно. Неизвестные в природе варианты полинуклеотидов и полипептидов могут быть созданы методами мутагенеза, методами прямого синтеза и другими методами с использованием рекомбинантной технологии, известными специалистам в данной области техники.“Variant(s)” as used herein refers to a polynucleotide or polypeptide that is different from the reference polynucleotide or polypeptide, respectively, but retains the essential (enzymatic) properties of the reference polynucleotide or polypeptide. A typical polynucleotide variant differs in nucleotide sequence from another, reference polynucleotide. Changes in the nucleotide sequence of the variant may or may not change the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the reference polynucleotide. Changes in the nucleotide sequence can result in amino acid substitutions, additions, deletions, fusions and truncations in the polypeptide encoded by the reference sequence, as discussed below. A typical polypeptide variant differs in amino acid sequence from another, reference polypeptide. As a rule, the set of differences is limited, so the sequences of the reference polypeptide and the variant are generally very similar and identical in many regions. The amino acid sequences of the variant and the reference polypeptide may differ by one or more substitutions, one or more additions, or deletions in any combination. The replaced or inserted amino acid residue may or may not be a residue encoded by the genetic code. A variant of a polynucleotide or polypeptide may exist in nature, such as an allelic variant, or it may be a variant not known to exist in nature. Variants of polynucleotides and polypeptides unknown in nature can be created by mutagenesis methods, direct synthesis methods and other methods using recombinant technology known to specialists in the art.
В молекуле рекомбинантной нуклеиновой кислоты нуклеотидная последовательность, кодирующая фукозилтрансферазу, ее функциональный вариант, функциональный фрагмент фукозилтрансферазы или функциональный вариант функционального фрагмента, функционально связана по меньшей мере с одной нуклеотидной последовательностью, которая опосредует и/или регулирует экспрессию фукозилтрансферазы, ее варианта или фрагмента, при условии, что данная молекула рекомбинантной нуклеиновой кислоты присутствуете клетке.In a recombinant nucleic acid molecule, a nucleotide sequence encoding a fucosyltransferase, a functional variant thereof, a functional fragment of a fucosyltransferase, or a functional variant of a functional fragment is operably linked to at least one nucleotide sequence that mediates and/or regulates the expression of the fucosyltransferase, a variant or fragment thereof, provided that a given recombinant nucleic acid molecule is present in the cell.
Термин "функционально связанный", использованный в данном описании, относится к функциональной связи между контрольной последовательностью экспрессии нуклеиновой кислоты (такой как промотор, оператор, энхансер, регулятор, ряд сайтов связывания транскрипционных факторов, терминатор транскрипции, сайт связывания рибосомы) и второй нуклеотидной последовательностью, причем данная контрольная последовательность экспрессии оказывает влияние на транскрипцию и/или трансляцию нуклеиновой кислоты, соответствующей второй нуклеотидной последовательности. Соответственно, термин "промотор" обозначает последовательности ДНК, которые обычно "предшествуют" гену в полимерной молекуле ДНК и предоставляют сайт инициации транскрипции в матричную РНК (мРНК). "Регуляторные" последовательности ДНК, обычно также расположенные "вверх по течению от" гена (т.е. предшествующие гену) в указанной полимерной молекуле ДНК, связывают белки, которые определяют частоту (или степень) инициации транскрипции. Совместно именуемые как "промоторная/регуляторная" или "контрольная" последовательность ДНК, эти последовательности, которые предшествуют выбранному гену (или серии генов) в функциональной полимерной молекуле ДНК, действуют совместно в отношении определения того, будет ли происходить транскрипция (и возможно экспрессия) гена. Последовательности ДНК, которые "следуют" за геном в полимерной молекуле ДНК и обеспечивают наличие сигнала терминации транскрипции в мРНК, называются последовательностями "терминатора" транскрипции.The term "operably linked" as used herein refers to a functional relationship between a nucleic acid expression control sequence (such as a promoter, operator, enhancer, regulator, transcription factor binding site series, transcription terminator, ribosome binding site) and a second nucleotide sequence, wherein the expression control sequence influences the transcription and/or translation of a nucleic acid corresponding to the second nucleotide sequence. Accordingly, the term “promoter” refers to DNA sequences that typically “precede” a gene in a polymeric DNA molecule and provide the initiation site for transcription into messenger RNA (mRNA). "Regulatory" DNA sequences, typically also located "upstream" of a gene (ie, preceding the gene) in said polymeric DNA molecule, bind proteins that determine the frequency (or extent) of transcription initiation. Collectively referred to as a "promoter/regulator" or "control" DNA sequence, these sequences, which precede a selected gene (or series of genes) on a functional polymeric DNA molecule, act together to determine whether transcription (and possibly expression) of the gene will occur. . The DNA sequences that “follow” the gene in the DNA polymer molecule and provide the transcription termination signal in the mRNA are called transcription “terminator” sequences.
Для получения полипептидов по изобретению может быть использовано большое разнообразие экспрессирующих систем. Такие системы включают, среди прочих, векторы на основе хромосом, эписом и вирусов, например, векторы, происходящие из бактериальных плазмид, из бактериофагов, из транспозонов, из эписом дрожжей, из инсерционных элементов, из хромосомных элементов дрожжей, из вирусов, и векторы, происходящие из их комбинаций, как например, векторы, происходящие из генетических элементов плазмид и бактериофагов, таких как космиды и фагмиды. Конструкции экспрессирующих систем могут содержать контрольные участки, которые регулируют, а также вызывают экспрессию. Как правило, в этом отношении для экспрессии могут быть использованы любая система или вектор, подходящие для сохранения, увеличения количества или экспрессии полинуклеотидов и для синтеза полипептида в клетке хозяина. Соответствующую последовательность ДНК можно встроить в экспрессирующую систему любым из множества хорошо известных и рутинных методов, таких как, например, приведенные в работе Sambrook и др., выше. Соответственно, молекула нуклеиновой кислоты, подходящая для экспрессии гетерологичной фукозилтрансферазы в генетически модифицированной клетке, выбрана из группы, состоящей из плазмид, фагмид, космид, искусственных бактериальных хромосом (ВАС) и искусственных хромосом дрожжей (YAC).A wide variety of expression systems can be used to produce the polypeptides of the invention. Such systems include, among others, chromosomal, episomal, and viral vectors, such as vectors derived from bacterial plasmids, bacteriophages, transposons, yeast episomes, insertion elements, yeast chromosomal elements, viruses, and vectors. derived from combinations thereof, such as vectors derived from genetic elements of plasmids and bacteriophages, such as cosmids and phagemids. Expression system constructs may contain control regions that regulate as well as induce expression. In general, in this regard, any system or vector suitable for maintaining, increasing the number or expression of polynucleotides and for synthesizing the polypeptide in a host cell can be used for expression. The appropriate DNA sequence can be inserted into the expression system by any of a variety of well known and routine methods, such as those described in Sambrook et al., supra. Accordingly, a nucleic acid molecule suitable for expressing a heterologous fucosyltransferase in a genetically modified cell is selected from the group consisting of plasmids, phagemids, cosmids, bacterial artificial chromosomes (BACs), and yeast artificial chromosomes (YACs).
Согласно четвертому аспекту предложены фукозилтрансферазы, способные переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, при этом указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза.According to a fourth aspect, fucosyltransferases are provided that are capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, wherein said acceptor molecule is lactotetraose.
Фукозилтрансферазы имеют бактериальное происхождение. Фукозилтрансферазы можно использовать для синтеза фукозилированных олигосахаридов, предпочтительно сложных фукозилированных НМО на основе лактозы, LNT и/или LNnT или других олигосахаридов. Фукозилированным олигосахаридом является лактофукопентаоза.Fucosyltransferases are of bacterial origin. Fucosyltransferases can be used to synthesize fucosylated oligosaccharides, preferably complex fucosylated lactose-based HMOs, LNT and/or LNnT or other oligosaccharides. The fucosylated oligosaccharide is lactofucopentaose.
Фукозилтрансферазы способны переносить остаток фукозы с донорного субстрата, предпочтительно ГДФ-фукозы, на акцепторную молекулу. В предпочтительном воплощении акцепторной молекулой является лактотетраоза, предпочтительно LNT и/или LNnT.Fucosyltransferases are capable of transferring a fucose residue from a donor substrate, preferably GDP-fucose, to an acceptor molecule. In a preferred embodiment, the acceptor molecule is lactotetraose, preferably LNT and/or LNnT.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении фукозилтрансфераза выбрана из группы, состоящей из полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных вариантов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30, и функциональных вариантов функциональных фрагментов полипептидов, представленных любой из SEQ ID NO: 16-30.In an additional and/or alternative embodiment, the fucosyltransferase is selected from the group consisting of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional variants of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, functional fragments of polypeptides represented by any of SEQ ID NO: 16-30, and functional variants of functional polypeptide fragments represented by any of SEQ ID NO: 16-30.
Не было описано, что фукозилтрансферазы, которые представлены любой из последовательностей с SEQ ID NO: 16-30, являются фукозилтрансферазами, способными переносить остаток фукозы с донорного субстрата на лактотетраозу как на акцепторный субстрат. Новые фукозилтрансферазы, которые представлены любой из последовательностей с SEQ ID NO: 16-27, ранее даже не были описаны как собственно фукозилтрансферазы, т.е. несмотря на их акцепторной молекулы.Fucosyltransferases, which are represented by any of the sequences of SEQ ID NO: 16-30, have not been described as fucosyltransferases capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to lactotetraose as an acceptor substrate. New fucosyltransferases, which are represented by any of the sequences with SEQ ID NO: 16-27, have not previously even been described as fucosyltransferases themselves, i.e. despite their acceptor molecules.
Фукозилтрансферазы, описанные в данной заявке ранее, можно использовать для получения сложных фукозилированных олигосахаридов либо способом ферментации с применением цельных клеток, например, как описано в данной заявке ранее, либо посредством биокатализа in vitro. Поэтому, согласно пятому аспекту предложено применение по меньшей мере одной из фукозилтрансфераз, способных переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, при этом указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза, для получения фукозилированного олигосахарида.Fucosyltransferases described earlier in this application can be used to produce complex fucosylated oligosaccharides either by whole cell fermentation, for example, as described earlier in this application, or by in vitro biocatalysis. Therefore, the fifth aspect provides the use of at least one of the fucosyltransferases capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose, to produce a fucosylated oligosaccharide.
В дополнительном и/или альтернативном воплощении фукозилтрансферазы, описанные в данной заявке ранее, используют для синтеза сложных фукозилированных НМО методом биокатализа in vitro.In an additional and/or alternative embodiment, the fucosyltransferases previously described herein are used to synthesize complex fucosylated HMOs by in vitro biocatalysis.
Использование по меньшей мере одной из новых фукозилтрансфераз в способе биокатализа in vitro включает добавление подходящего донорного субстрата, содержащего остаток фукозы, предпочтительно ГДФ-фукозы, и подходящей акцепторной молекулы по меньшей мере к одной из новых фукозилтрансфераз в растворителе и в условиях, подходящих для переноса с участием фукозилтрансферазы остатка фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, в результате чего осуществляется синтез фукозилированного олигосахарида. Предпочтительно, подходящая акцепторная молекула представляет собой лактотетраозу, более предпочтительно LNT или LNnT. При использовании лактотетраозы в качестве акцепторной молекулы продуктом реакции с участием фукозилтрансферазы в реакции биокатализа in vitro является лактофукопентаоза. Указанной лактофукопентаозой предпочтительно является один из пентасахаридов, выбранный из группы, состоящей из лакто-N-фукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы III, лакто-N-фукопентаозы V и лакто-N-неофукопентаозы V.Use of at least one of the new fucosyltransferases in an in vitro biocatalysis method involves adding a suitable donor substrate containing a fucose moiety, preferably GDP-fucose, and a suitable acceptor molecule to at least one of the new fucosyltransferases in a solvent and under conditions suitable for transfer from the participation of fucosyltransferase of a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule, resulting in the synthesis of a fucosylated oligosaccharide. Preferably, a suitable acceptor molecule is lactotetraose, more preferably LNT or LNnT. When lactotetraose is used as an acceptor molecule, the reaction product involving fucosyltransferase in the in vitro biocatalysis reaction is lactofucopentaose. Said lactofucopentaose is preferably one of the pentasaccharides selected from the group consisting of lacto-N-fucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V and lacto-N-neofucopentaose V.
Согласно шестому аспекту предложен способ получения фукозилированных олигосахаридов, предпочтительно фукозилированных олигосахаридов грудного молока, более предпочтительно, сложных олигосахаридов грудного молока, наиболее предпочтительно лактофукопентаозы, методом биокатализа in vitro, в котором используют фукозилтрансферазу, при этом указанная фукозилтрансфераза способна переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу.According to the sixth aspect, a method is provided for producing fucosylated oligosaccharides, preferably fucosylated human milk oligosaccharides, more preferably complex human milk oligosaccharides, most preferably lactofucopentaose, by in vitro biocatalysis, which uses a fucosyltransferase, wherein said fucosyltransferase is capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor substrate molecule.
В одном из воплощений биокатализа in vitro данный способ включает стадииIn one embodiment of in vitro biocatalysis, the method includes the steps
a) предоставления фукозилтрансферазы, способной переносить остаток фукозы с донорного субстрата на акцепторную молекулу, в реакционную смесь;a) providing a fucosyltransferase capable of transferring a fucose residue from a donor substrate to an acceptor molecule into the reaction mixture;
b) приведения в контакт указанной фукозилтрансферазы с донорным субстратом, содержащим остаток фукозы, и акцепторной молекулой, при этом указанной акцепторной молекулой является лактотетраоза, для синтеза фукозилированного олигосахарида.b) contacting said fucosyltransferase with a donor substrate containing a fucose residue and an acceptor molecule, said acceptor molecule being lactotetraose, to synthesize a fucosylated oligosaccharide.
Это воплощение предусматривает предоставление в реакционную смесь фукозилтрансферазы. Термин "фукозилтрансфераза", использованный в данном описании, также включает в себя функциональные варианты, функциональные фрагменты указанной фукозилтрансферазы и функциональный вариант фрагментов фукозилтрансферазы, при этом "функциональный" означает, что указанные варианты и фрагменты могут обладать фукозилтрансферазной активностью, как описано в данной заявке ранее.This embodiment provides for the provision of fucosyltransferase into the reaction mixture. The term "fucosyltransferase" as used herein also includes functional variants, functional fragments of said fucosyltransferase and functional variant fucosyltransferase fragments, wherein "functional" means that said variants and fragments may have fucosyltransferase activity as previously described herein .
Способ по этому воплощению дополнительно включает приведение во взаимодействие компонентов данной смеси в условиях, подходящих для осуществления переноса остатка фукозы с донорного субстрата, предпочтительно ГДФ-фукозы, на акцепторную группировку акцепторной молекулы, при этом указанной акцепторной молекулой предпочтительно является лактотетраоза.The method of this embodiment further comprises reacting the components of the mixture under conditions suitable to effect the transfer of a fucose moiety from a donor substrate, preferably GDP-fucose, to an acceptor moiety of an acceptor molecule, wherein said acceptor molecule is preferably lactotetraose.
В дополнительном воплощении способ биокатализа in vitro дополнительно включает последующую очистку и/или последующее выделение фукозилированной акцепторной молекулы из реакционной смеси.In a further embodiment, the in vitro biocatalysis method further comprises subsequent purification and/or subsequent isolation of the fucosylated acceptor molecule from the reaction mixture.
Согласно седьмому аспекту предложены фукозилированные олигосахариды, получаемые методом ферментации с применением цельных клеток или методом биокатализа in vitro, как описано в данной заявке ранее.The seventh aspect provides fucosylated oligosaccharides produced by whole cell fermentation or in vitro biocatalysis as previously described herein.
В одном из воплощений фукозилированный олигосахарид представляет собой олигосахарид грудного молока. Отдельными олигосахаридами грудного молока являются 2'-фукозиллактоза, 3-фукозиллактоза, 2',3-дифукозиллактоза, 3-фукозил-3'-сиалиллактоза, 3-фукозил-6'-сиалиллактоза, лакто-N-фукопентаоза I, лакто-N-неофукопентаоза III, лакто-N-фукопентаоза V, лакто-N-неофукопентаоза I, лакто-N-неофукопентаоза V, лакто-N-дифукозилгексаоза I, лакто-N-дифукозилгексаоза II, фукозил-лакто-N-сиалилпентаоза b, фукозил-лакто-N-сиалилпентаоза с, лакто-N-неодифукогексаоза I, дисиалил-лакто-N-фукопентаоза V и фукозил-пара-лакто-N-гексаоза IV. Структуры отдельных олигосахаридов грудного молока показаны в Таблице 2.In one embodiment, the fucosylated oligosaccharide is a human milk oligosaccharide. The individual oligosaccharides in human milk are 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3-difucosyllactose, 3-fucosyl-3'-sialyllactose, 3-fucosyl-6'-sialyllactose, lacto-N-fucopentaose I, lacto-N- neofucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V, lacto-N-neofucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose V, lacto-N-difucosylhexaose I, lacto-N-difucosylhexaose II, fucosyl-lacto-N-sialylpentaose b, fucosyl-lacto -N-sialylpentaose c, lacto-N-neodifucohexaose I, disialyl-lacto-N-fucopentaose V and fucosyl-p-lacto-N-hexaose IV. The structures of individual human milk oligosaccharides are shown in Table 2.
В одном из воплощений фукозилированный олигосахарид, который может быть получен с применением фукозилтрансферазы, описанной в данной заявке ранее, выбран из группы, состоящей из пентасахаридов, предпочтительно выбранных из группы, состоящей из лакто-N-фукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы III, лакто-N-фукопентаозы V, лакто-N-неофукопентаозы V.In one embodiment, the fucosylated oligosaccharide, which can be produced using a fucosyltransferase described earlier in this application, is selected from the group consisting of pentasaccharides, preferably selected from the group consisting of lacto-N-fucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V, lacto-N-neofucopentaose V.
Несмотря на то, что лактофукопентаозы, упомянутые в предыдущем абзаце, представляют собой продукты прямой реакции ферментативного действия фукозилтрансферазы, описанной в данной заявке ранее, указанные лактофукопентаозы могут подвергаться дальнейшей обработке. Например, указанные лактофукопентаозы могут быть предложены в качестве акцепторных молекул для других гликозилтранефераз, поэтому полученные гексаозы, например, гексаозы из Таблицы 2, и гептаозы также можно рассматривать как фукозилированные олигосахариды, которые могут быть получены с применением фукозилтрансфераз, описанных в данной заявке. Кроме того, можно предусмотреть, чтобы фукозилтрансферазы также можно было использовать при получении трисахаридов и/или тетрасахаридов, таких как те, которые указаны в Таблице 2.Although the lactofucopentaoses mentioned in the previous paragraph are products of a direct reaction of the enzymatic action of fucosyltransferase described earlier in this application, these lactofucopentaoses can be subjected to further processing. For example, these lactofucopentaoses can be proposed as acceptor molecules for other glycosyltransferases, so the resulting hexaoses, for example, hexaoses from Table 2, and heptaoses can also be considered as fucosylated oligosaccharides, which can be obtained using the fucosyltransferases described in this application. In addition, it can be envisaged that fucosyltransferases can also be used in the preparation of trisaccharides and/or tetrasaccharides, such as those listed in Table 2.
Согласно восьмому аспекту предложено применение фукозилированного олигосахарида, получаемого методом ферментации с применением цельных клеток или методом биокатализа in vitro, как описано в данной заявке ранее, для приготовления пищевой композиции. Указанная пищевая композиция содержит по меньшей мере один фукозилированный олигосахарид, полученный способом, описанным в данной заявке ранее.According to the eighth aspect, the use of a fucosylated oligosaccharide obtained by whole cell fermentation or in vitro biocatalysis as previously described in this application for the preparation of a food composition is proposed. Said food composition contains at least one fucosylated oligosaccharide obtained by the method previously described in this application.
Таким образом, согласно девятому аспекту предложена пищевая композиция, содержащая по меньшей мере один фукозилированный олигосахарид, полученный способом, описанным в данной заявке ранее. По меньшей мере один фукозилированный олигосахарид представляет собой лактофукопентаозу. По меньшей мере одна лактофукопентаоза в пищевой композиции выбрана из группы, состоящей из лакто-N-фукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы I, лакто-N-неофукопентаозы III, лакто-N-фукопентаозы V и лакто-N-неофукопентаозы V.Thus, according to the ninth aspect, there is provided a food composition containing at least one fucosylated oligosaccharide obtained by the method previously described in this application. At least one fucosylated oligosaccharide is lactofucopentaose. The at least one lactofucopentaose in the food composition is selected from the group consisting of lacto-N-fucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose I, lacto-N-neofucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V and lacto-N-neofucopentaose V.
В дополнительном воплощении пищевая композиция выбрана из группы, состоящей из лекарственных композиций, композиций для грудных детей и пищевых добавок.In a further embodiment, the nutritional composition is selected from the group consisting of medicinal compositions, compositions for infants and nutritional supplements.
Пищевая композиция может быть представлена в жидкой форме или в твердой форме, включая, но не ограничиваясь этим, порошки, гранулы, хлопья и пеллеты.The food composition may be in liquid form or in solid form, including, but not limited to, powders, granules, flakes and pellets.
Настоящее изобретение будет описано применительно к конкретным воплощениям и со ссылкой на графические материалы, однако данное изобретение не ограничивается ими, а только формулой изобретения. Кроме того, термины "первый", "второй" и тому подобное в описании и в формуле изобретения используются для различения схожих элементов и необязательно для описания последовательности либо во времени, либо в пространстве, либо при ранжировании, либо для описания любым другим образом. Следует понимать, что используемые таким образом термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и что воплощения изобретения, описанные в данной заявке, могут работать в других последовательностях, чем изложено или проиллюстрировано в данном описании.The present invention will be described in relation to specific embodiments and with reference to drawings, however, the present invention is not limited to them, but only to the claims. In addition, the terms “first,” “second,” and the like in the specification and claims are used to distinguish like elements and not necessarily to describe a sequence either in time, space, ranking, or any other manner of description. It should be understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances, and that the embodiments of the invention described in this application may operate in sequences other than those set forth or illustrated herein.
Нужно отметить, что термин "содержащий", использованный в формуле изобретения, не следует интерпретироваться как термин, ограниченный перечисленными ниже средствами; он не исключает другие элементы или стадии. Таким образом, его следует интерпретировать как термин, конкретизирующий наличие указанных признаков, целых чисел, стадий или компонентов, которые упомянуты, но не исключающий наличия или добавления одного или нескольких других признаков, целых чисел, стадий или компонентов либо их групп. Таким образом, объем выражения "устройство, содержащее средства А и В" не следует ограничивать устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Применительно к настоящему изобретению это означает, что единственными релевантными компонентами данного устройства являются А и В.It should be noted that the term "comprising" used in the claims should not be interpreted as a term limited to the following means; it does not exclude other elements or stages. Thus, it should be interpreted as a term specifying the presence of specified features, integers, stages or components that are mentioned, but not excluding the presence or addition of one or more other features, integers, stages or components or groups thereof. Thus, the scope of the expression "device comprising means A and B" should not be limited to devices consisting only of components A and B. For the purposes of the present invention, this means that the only relevant components of a given device are A and B.
Упоминание по всему этому описанию "одного из воплощений" или "какого-либо воплощения" означает, что по меньшей мере в одно воплощение настоящего изобретения включены конкретный признак, конкретная структура или конкретное характерное свойство, описанные вместе с данным воплощением. Таким образом, случаи появления в различных местах по всему данному описанию фраз "в одном из воплощений" или "в воплощении" не обязательно относятся, но могут относиться, все к одному и тому же воплощению. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких воплощениях, как будет очевидно специалисту средней квалификации в данной области техники из этого описания.Reference throughout this description to “one of the embodiments” or “any embodiment” means that at least one embodiment of the present invention includes a particular feature, a particular structure, or a particular characteristic property described in conjunction with that embodiment. Thus, occurrences at various places throughout this specification of the phrases “in one of the embodiments” or “in an embodiment” do not necessarily refer to, but may all refer to, the same embodiment. Moreover, specific features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments, as will be apparent to one of ordinary skill in the art from this description.
Аналогичным образом, должно быть очевидно, что в описании типичных воплощений изобретения различные признаки изобретения иногда сгруппированы вместе в одном воплощении, на одном чертеже или его описании с целью оптимизации описания и помощи в понимании одного или более чем одного из различных аспектов изобретения. Этот способ описания, однако, не следует интерпретировать как отражение намерения, что заявляемое изобретение требует большего количества признаков, чем явно указанные в каждом пункте формулы изобретения. Скорее, как отражено следующей далее формулой изобретения, аспекты изобретения заключаются не во всех признаках одного описанного выше воплощения. Таким образом, формула изобретения, приведенная после подробного описания, тем самым явно включена в это подробное описание, причем каждый пункт формулы изобретения существует сам по себе как отдельное воплощение данного изобретения.Likewise, it will be apparent that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, drawing, or description thereof for the purpose of streamlining the description and aiding in the understanding of one or more than one of the various aspects of the invention. This manner of description, however, should not be interpreted as reflecting the intention that the claimed invention requires more features than those expressly stated in each claim. Rather, as reflected by the following claims, aspects of the invention are not embodied in all of the features of a single embodiment described above. Thus, the claims set forth after the detailed description are hereby expressly incorporated into the detailed description, with each claim standing on its own as a separate embodiment of the invention.
Кроме того, хотя некоторые воплощения, описанные в данной заявке, включают в себя некоторые, но не другие признаки, включенные в другие воплощения, подразумевается, что комбинации признаков различных воплощений находятся в пределах объема изобретения и образуют различные воплощения, как будет понятно специалистам в данной области техники. Например, в приведенной далее формуле изобретения любое из заявляемых воплощений можно использовать в любой комбинации.In addition, although some embodiments described herein include some but not other features included in other embodiments, combinations of features of various embodiments are intended to be within the scope of the invention and form different embodiments, as will be appreciated by those skilled in the art. field of technology. For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.
Кроме того, некоторые из воплощений описаны в данной заявке как способ или комбинация элементов способа, который может быть реализован с использованием процессора компьютерной системы или другого средства выполнения функции. Таким образом, процессор с необходимыми инструкциями для выполнения такого способа или элемента способа образует средство для осуществления способа или элемента способа. Кроме того, описанный в данной заявке элемент воплощения устройства представляет собой пример средства для осуществления функции, выполняемой элементом с целью осуществления изобретения.In addition, some of the embodiments are described herein as a method or combination of elements of a method that can be implemented using a computer system processor or other means of performing a function. Thus, a processor with the necessary instructions for executing such method or method element constitutes means for implementing the method or method element. In addition, the device embodiment element described herein is an example of a means for performing a function performed by the element for the purpose of carrying out the invention.
В описании и графических материалах, представленных в данной заявке, приведены многочисленные конкретные подробности. Однако очевидно, что воплощения изобретения могут быть осуществлены на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях общеизвестные способы, структуры и методы не показаны подробно, чтобы не затруднять понимание этого изобретения.Numerous specific details are set forth in the specification and drawings provided herein. However, it will be appreciated that embodiments of the invention may be practiced without these specific details. In other cases, well-known methods, structures and methods are not shown in detail so as not to obscure the understanding of this invention.
Теперь данное изобретение будет описано посредством подробного описания нескольких воплощений изобретения. Очевидно, что в соответствии со знаниями специалистов в данной области техники могут быть созданы другие воплощения изобретения без отклонения от истинной сущности или технического учения изобретения, при этом изобретение ограничено только условиями прилагаемой формулы изобретения.The present invention will now be described by way of detailed description of several embodiments of the invention. It will be appreciated that other embodiments of the invention may be made in accordance with the knowledge of those skilled in the art without departing from the true spirit or technical doctrine of the invention, and the invention is limited only by the terms of the appended claims.
Пример 1. Идентификация фукозилтрансфераз, фукозилирующих лакто-N-тетраозу и лакто-N-неотетраозуExample 1: Identification of fucosyltransferases that fucosylate lacto-N-tetraose and lacto-N-neotetraose
Проводили обзор базы данных GenBank на предмет предполагаемых фукозилтрансфераз, кодируемых в геноме бактерий различных видов. Благодаря этому подходу выявили сто двадцать пять предполагаемых фукозилтрансфераз, которые ранее не были аннотированы как фукозилтрансферазы.The GenBank database was searched for putative fucosyltransferases encoded in the genome of various bacterial species. This approach identified one hundred and twenty-five putative fucosyltransferases that had not previously been annotated as fucosyltransferases.
Гены, кодирующие предполагаемые фукозилтрансферазы (fucT), были оптимизированы по кодонам для экспрессии в Е. coli, и их приобретали у GenScript Cooperation (Piscataway, USA). Гены фукозилтрансфераз субклон провали путем сиквенс-независимого безлигазного клонирования (SLIC) в вектор pINT-malE-zeo вниз по течению от гена malE, кодирующего мальтоза-связывающий белок (МВР) и позволяющего синтезировать слитый с МВР белок (Фиг. 1), с использованием праймеров 2700 и 2702 для амплификации генов fucT и праймеров 2701 и 2703 для амплификации pINT-malE-zeo (использованные олигонуклеотидные праймеры приведены в Таблице 3).Genes encoding putative fucosyltransferases (fucT) were codon optimized for expression in E. coli and were purchased from GenScript Cooperation (Piscataway, USA). The fucosyltransferase genes were subcloned through sequence-independent ligase-free cloning (SLIC) into the pINT-malE-zeo vector downstream of the malE gene, which encodes maltose-binding protein (MBP) and allows the synthesis of an MBP fusion protein (Fig. 1), using
Гены fucT экспрессировали в Е. coli ER 2508 (New England Biolabs, Ipswich, USA). Гены, кодирующие альфа-1,2-фукозилтрансферазы wbgL из Е. coli O126 и fucT2Hp из Helicobacter pylori, также были оптимизированы по кодонам для экспрессии в Е. coli , их также приобретали у GenScript Cooperation и клонировали с использованием сайтов для Ncol и BamH1 в вектор pACYC (Novagen, Merck, Darmstadt, Germany) под транскрипционный контроль промотора Т7. WbgL и fucT2Hp амплифицировали, используя олигонуклеотиды 141 и 142 и 143 и 144, соответственно. Вектор, а также продукты ПЦР (полимеразная цепная реакция) амплификации подвергали расщеплению с использованием эндонуклеаз рестрикции Ncol и BamH1 и лигировали. Отбирали трансформанты E.coli на хлорамфениколе. WbgL и fucT2HP экспрессировали в Е. coli BL21(DE3) ΔlacZ (использованные в этой работе бактериальные штаммы приведены в Таблице 4).fucT genes were expressed in E. coli ER 2508 (New England Biolabs, Ipswich, USA). The genes encoding the alpha-1,2-fucosyltransferases wbgL from E. coli O126 and fucT2Hp from Helicobacter pylori were also codon optimized for expression in E. coli and were also purchased from the GenScript Cooperation and cloned using the sites for Ncol and BamH1 in pACYC vector (Novagen, Merck, Darmstadt, Germany) under the transcriptional control of the T7 promoter. WbgL and fucT2Hp were amplified using oligonucleotides 141 and 142 and 143 and 144, respectively. The vector, as well as PCR (polymerase chain reaction) amplification products, were digested using Ncol and BamH1 restriction endonucleases and ligated. E. coli transformants were selected on chloramphenicol. WbgL and fucT2HP were expressed in E. coli BL21(DE3)ΔlacZ (bacterial strains used in this work are listed in Table 4).
Штамм Е. coli ER 2508, содержащий плазмиды pINT-malE-fucT-zeo, выращивали на питательной среде 2YT (двукратный дрожжевой экстракт-триптон) (Sambrook и др., 1989, выше), содержащей ампициллин (100 мкг/мл) и зеоцин (40 мкг/мл), до значения оптической плотности при 600 нм (OD600 нм), составляющего 0,3, после чего индуцировали экспрессию генов malE-fucT, добавляя ангидротетрациклин (200 мкг/мл). Штамм Е. coli BL21(DE3) ΔlacZ, несущий pACYC-wbgL или pACYC-fucT2Hp, выращивали на питательной среде 2YT, содержащей хлорамфеникол (34 мкг/мл). После достижения OD600 нм, равной 0,3, экспрессию индуцировали 0,3 мМ IPTG. По окончании 16 ч инкубации при 30°С клетки собирали центрифугированием.E. coli strain ER 2508, containing the pINT-malE-fucT-zeo plasmids, was grown in 2YT (2X tryptone yeast extract) medium (Sambrook et al., 1989, supra) containing ampicillin (100 μg/ml) and zeocin (40 μg/ml) to an optical density at 600 nm (OD 600 nm ) of 0.3, after which expression of the malE-fucT genes was induced by adding anhydrotetracycline (200 μg/ml). E. coli strain BL21(DE3) ΔlacZ, carrying pACYC-wbgL or pACYC-fucT2Hp, was grown in 2YT nutrient medium containing chloramphenicol (34 μg/ml). After reaching an OD 600 nm of 0.3, expression was induced with 0.3 mM IPTG. After 16 h of incubation at 30°C, cells were collected by centrifugation.
Клетки вскрывали механически, используя стеклянные шарики. Бесклеточные экстракты экспрессирующих клонов, содержащие белок в одинаковой концентрации, инкубировали в течение 22 ч при 37°С в 100 мкл смеси реагентов для анализов фукозилтрансферазной активности. Такие смеси реагентов для анализов содержали 5 мМ ГДФ-L-фукозу, 5 мМ LNT или LNnT и 1 мМ АТФ в 20 мМ Трис/HCI, рН 7,4, с 200 мМ NaCI.Cells were opened mechanically using glass beads. Cell-free extracts of expressing clones containing the same concentration of protein were incubated for 22 h at 37°C in 100 μl of reagent mixture for fucosyltransferase activity assays. These assay reagent mixtures contained 5 mM GDP-L-fucose, 5 mM LNT or LNnT, and 1 mM ATP in 20 mM Tris/HCI, pH 7.4, with 200 mM NaCI.
Образование фукозилированной LNT или LNnT определяли посредством тонкослойной хроматографии (TLC), используя TLC-пластинки с силикагелем (Silica Gel 60 F254 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)). В качестве подвижной фазы использовали смесь бутанол:ацетон:уксусная кислота:H2O (35/35/7/23 (об./об./об./об.)). Для обнаружения разделяемых веществ TLC-пластинки пропитывали реагентом на основе тимола (0,5 г тимола, растворенного в 95 мл этанола с добавлением 5 мл серной кислоты) и нагревали.The formation of fucosylated LNT or LNnT was determined by thin layer chromatography (TLC) using TLC silica gel plates (Silica Gel 60 F 254 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)). A mixture of butanol:acetone:acetic acid: H2O (35/35/7/23 (v/v/v/v)) was used as the mobile phase. To detect the separated substances, TLC plates were impregnated with a thymol-based reagent (0.5 g of thymol dissolved in 95 ml of ethanol with the addition of 5 ml of sulfuric acid) and heated.
Кроме того, образование продукта отслеживали и его идентификацию выполняли с использованием масс-спектрометрии. Масс-спектрометрический анализ проводили, применяя режим мониторинга множественных реакций (MRM), с использованием системы детектирования на основе жидкостного хромато-масс-спектрометра с тройным квадруполем (LC Triple-Quadrupole MS) (LC-MS 8050 от Shimadzu) (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan). В квадруполе 1 (Q1) осуществляется отбор и анализ родительских ионов, фрагментация происходит в ячейке соударений с использованием аргона в качестве инициирующего столкновительную диссоциацию газа (CID gas), отбор фрагментированных ионов производится в квадруполе 3 (Q3). В Таблице 5 приведены отобранные переходы и значения энергии соударений (СЕ) для промежуточных соединений и метаболитов конечного продукта. Хроматографическое разделение лактозы, LNT-II, LNT и вариантов LNFP после разбавления культурального супернатанта, не содержащей частиц биокаталитической реакционной смеси или неочищенного экстракта, соответственно, 1:50 или 1:100 в H2O (со степенью чистоты для LC/MS), выполняли на колонке для HPLC XBridge Amide (3,5 мкм; 2,1 × 50 мм (Waters, USA)). Перед проведением анализов с использованием LC/MS проводили подготовку образцов, применяя фильтрование (размер пор 0,22 мкм) и очищая твердофазной экстракцией на ионообменной матрице (Strata ABW, Phenomenex). Система HPLC состоит из автосэмплера Nexera Х2 SIL-30ACMP от Shimadzu, функционирующего при 8°С, насоса LC-20AD от Shimadzu и термостата для колонок СТО-20АС от Shimadzu, который функционировал при 35°С (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan). Подвижная фаза состояла из смеси ацетонитрил:H2O с 0,1% (об./об.) гидроксида аммония. Образец объемом 1 мкл вводили в прибор; хроматографическое разделение проводили в течение 5,00 мин при скорости потока 300 мкл/мин. Все метаболиты анализировали с использованием метода MRM в режиме отрицательной ионизации электрораспылением (ESI). Для работы использовали масс-спектрометр с единичным разрешением. Энергию соударений, задаваемое смещение (pre bias) для Q1 и Q3 оптимизировали индивидуально для каждого аналита. Методы количественного определения выполняли с использованием имеющихся в продаже стандартов (Carbosynth, Compton, UK и Elicityl, Crolles, France).In addition, product formation was monitored and its identification was performed using mass spectrometry. Mass spectrometry analysis was performed using multiple reaction monitoring (MRM) mode using a liquid chromatography-triple-quadrupole MS (LC-MS 8050 from Shimadzu) detection system (Shimadzu Corporation, Kyoto , Japan). Quadrupole 1 (Q1) selects and analyzes parent ions, fragmentation occurs in a collision cell using argon as a collision initiating dissociation gas (CID gas), and selects fragmented ions in quadrupole 3 (Q3). Table 5 shows selected transitions and collision energies (CE) for intermediates and final product metabolites. Chromatographic separation of lactose, LNT-II, LNT and LNFP variants after diluting the culture supernatant, particle-free biocatalytic reaction mixture or crude extract, respectively 1:50 or 1:100 in H 2 O (LC/MS grade), performed on an XBridge Amide HPLC column (3.5 μm; 2.1 × 50 mm (Waters, USA)). Prior to LC/MS analyses, samples were prepared using filtration (0.22 μm pore size) and purification by solid phase extraction on an ion exchange matrix (Strata ABW, Phenomenex). The HPLC system consists of a Nexera X2 SIL-30AC MP autosampler from Shimadzu, operating at 8°C, an LC-20AD pump from Shimadzu, and a column thermostat STO-20AC from Shimadzu, which operated at 35°C (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) . The mobile phase consisted of acetonitrile:H 2 O with 0.1% (v/v) ammonium hydroxide. A 1 μL sample was injected into the instrument; chromatographic separation was carried out for 5.00 min at a flow rate of 300 μL/min. All metabolites were analyzed using MRM in negative electrospray ionization (ESI) mode. A unit resolution mass spectrometer was used for this work. The collision energy and the specified bias (pre bias) for Q1 and Q3 were optimized individually for each analyte. Quantification methods were performed using commercially available standards (Carbosynth, Compton, UK and Elicityl, Crolles, France).
Варианты LNFP, основанные на фукозилировании промежуточной лакто-N-тетраозы (LNT), могут быть идентифицированы с использованием хроматографического разделения (2,4 мин в случае LNFP-I и 2,5 мин в случае LNFP-V). Незначительно различающиеся времена удерживания обусловлены различием в типе фукозилирования LNT (альфа-1,2-фукозилирование галактозы в случае LNFP-I; альфа-1,4-фукозилирование N-ацетилглюкозамина в случае LNFP-II и альфа-1,3-фукозилирование глюкозы в случае LNFP-V). Помимо этого, их можно идентифицировать на основании соответствующей им картины переходов (см. Таблицу 5), исходя из специфических картин фрагментации, связанных с положением места фукозилирования.LNFP variants based on fucosylation of the lacto-N-tetraose (LNT) intermediate can be identified using chromatographic separation (2.4 min for LNFP-I and 2.5 min for LNFP-V). The slightly different retention times are due to differences in the type of LNT fucosylation (alpha-1,2-fucosylation of galactose in the case of LNFP-I; alpha-1,4-fucosylation of N-acetylglucosamine in the case of LNFP-II and alpha-1,3-fucosylation of glucose in case of LNFP-V). In addition, they can be identified based on their corresponding transition pattern (see Table 5), based on specific fragmentation patterns associated with the position of the fucosylation site.
Варианты LNnFP, основанные на различии в положении фукозилирования (альфа-1,2-фукозилирование галактозы в случае LNnFP-I, альфа-1,3-фукозилирование N-ацетилглюкозамина в случае LNnFP-III и глюкозы в случае LNnFP-V) промежуточной лакто-N-неотетраозы (LNnT), могут быть идентифицированы с использованием хроматографического разделения (Фиг. 2а). Помимо этого, их можно идентифицировать на основании соответствующей им картины переходов (см. Таблицу 5), исходя из специфических картин фрагментации, связанных с положением места фукозилирования.LNnFP variants based on differences in fucosylation position (alpha-1,2-fucosylation of galactose in the case of LNnFP-I, alpha-1,3-fucosylation of N-acetylglucosamine in the case of LNnFP-III and glucose in the case of LNnFP-V) of the intermediate lacto- N-neotetraoses (LNnTs) can be identified using chromatographic separation (Figure 2a). In addition, they can be identified based on their corresponding transition pattern (see Table 5), based on specific fragmentation patterns associated with the position of the fucosylation site.
LNnFP-III и LNnFP-V характеризуются лишь незначительным различием во времени удерживания, составляющим 0,1 мин. Анализ ферментативных реакций in vitro с использованием α-1,3-фукозилтрансферазы FucT109 продемонстрировал наличие смеси LNnFP-III и LNnFP-V (см. Фиг. 2b).LNnFP-III and LNnFP-V have only a slight difference in retention time of 0.1 min. In vitro enzymatic reaction analysis using the α-1,3-fucosyltransferase FucT109 demonstrated the presence of a mixture of LNnFP-III and LNnFP-V (see Figure 2b).
В Таблице 6 суммированы данные для фукозилтрансфераз, протестированных в отношении получения фукопентаоз и обнаруженных продуктов биокаталитических реакций в случае использования LNT и LNnT в качестве гликанового субстрата, соответственно.Table 6 summarizes the fucosyltransferases tested to produce fucopentaoses and the biocatalytic reaction products detected when LNT and LNnT were used as glycan substrates, respectively.
Пример 2. Разработка штамма Е. coli, продуцирующего лакто-N-триозу II Для конструирования штамма, продуцирующего лакто-N-триозу II (LNT-2), использовали Escherichia coli BL21(DE3). Конструирование пути обмена веществ включало мутагенез и делетирование определенных генов, соответственно, и интегрирование в геном гетерологичных генов. Гены lacZ и araA инактивировали посредством мутагенеза с использованием ошибочно спаривающихся олигонуклеотидов.Example 2 Development of a Lacto-N-Triose II Producing E. coli Strain Escherichia coli BL21(DE3) was used to construct a lacto-N-triose II producing strain (LNT-2). Metabolic pathway engineering involved mutagenesis and deletion of certain genes, respectively, and integration of heterologous genes into the genome. The lacZ and araA genes were inactivated by mutagenesis using mismatched oligonucleotides.
Делетирование участков генома осуществляли в соответствии со способом Datsenko и Warner. Чтобы предотвратить внутриклеточное расщепление N-ацетилглюкозамина, гены, кодирующие N-ацетилглюкозамин-6-фосфат-деацетилазу (nagA) и глюкозамин-6-фосфат-дезаминазу (nagB), были делетированы из генома штамма BL21 (DE3) Е. coli. Также были делетированы гены wzxC-wcaJ. Ген wcaJ кодирует УДФ-глюкоза:ундекапренилфосфат-глюкозо-1-фосфат-трансферазу, катализирующую первую стадию синтеза колановой кислоты. Помимо этого, удаляли гены fucl и fucK, кодирующие L-фукозоизомеразу и L-фукулозокиназу, соответственно.Deletion of genome regions was carried out in accordance with the method of Datsenko and Warner. To prevent intracellular degradation of N-acetylglucosamine, the genes encoding N-acetylglucosamine 6-phosphate deacetylase (nagA) and glucosamine 6-phosphate deaminase (nagB) were deleted from the genome of E. coli strain BL21 (DE3). The wzxC-wcaJ genes were also deleted. The wcaJ gene encodes UDP-glucose:undecaprenylphosphate-glucose-1-phosphate transferase, which catalyzes the first step in the synthesis of colanic acid. In addition, the fucl and fucK genes encoding L-fucose isomerase and L-fuculose kinase, respectively, were deleted.
Интегрирование в геном гетерологичных генов выполняли посредством транспозиции. Для транспозиции использовали либо транспозазу EZ-Tn5™ (Epicenter, USA) для интегрирования фрагментов линейной ДНК, либо высокоактивную С9-мутантную форму транспозазы mariner Himar1. Чтобы получить EZ-Tn5 транспосомы, представляющий интерес ген вместе с маркером устойчивости к антибиотикам, фланкированным FRT-сайтами, амплифицировали, используя праймеры 1119 и 1120; полученный ПЦР-продукт нес на обоих концах состоящие из 19 пар оснований (п.о.) мозаичные концы - сайты распознавания для транспозазы EZ-Tn5. Для интегрирования с использованием транспозазы Himarl представляющие интерес экспрессирующие конструкции (опероны) аналогичным образом клонировали вместе с маркером устойчивости к антибиотикам, фланкированным FRT-сайтами, в вектор pEcomar. Вектор pEcomar кодирует высокоактивную С9-мутантную форму транспозазы mariner Himarl под контролем арабинозного индуцибельного промотора ParaB. Экспрессируемый фрагмент <Ptet-IacY-FRT-aaaW-FRT> (SEQ ID NO: 31) интегрировали посредством использования транспозазы EZ-Tn5. После успешного интегрирования гена импортера лактозы LacY из Е. coli K12 TG1 (№ доступа ABN72583) ген устойчивости удаляли из стрептомицин-устойчивых клонов под действием рекомбиназы FLP (флиппазы), кодируемой плазмидой. Штамм, полученный в результате этих модификаций, был назван штаммом №534. Ген N-ацетилглюкозамин-гликозилтрансферазы IgtA из Neisseria meningitidis МС58 (№ доступа NP_274923) был оптимизирован по кодонам для экспрессии в Е. coli и получен методом синтеза генов. Вместе с геном galT, кодирующим галактозо-1-фосфат-уридилилтрансферазу из Е. coli K-12 substr. MG1655 (№ доступа NP_415279), который получали аналогичным образом методом синтеза генов, выполняли встраивание гена IgtA посредством транспозиции (SEQ ID NO: 32) с использованием плазмиды pEcomar-IgtA-gaIT. Для усиления синтеза УДФ-N-ацетилглюкозамина de novo гены, кодирующие L-глутамин:D-фруктозо-6-фосфат-аминотрансферазу (glmS), фосфоглюкозамин-мутазу из Е. coli K-12 substr. MG1655 (glmM) и N-ацетилглюкозамин-1-фосфат-уридилтрансферазу/глюкозамин-1-фосфат-ацетилтрансферазу (glmU) из Е. coli K12 substr. MG1655 (№№ доступа NP_418185, NP_417643, NP_418186, соответственно), были оптимизированы по кодонам и получены методом синтеза генов. Оперон glmUM клонировали под контролем конститутивного тетрациклинового промотора Ptet, тогда как glmS клонировали под контролем конститутивного промотора PT5. Транспозонную кассету <Ptet-g/mUM-PT5-glmS-FRT-dhfr-FRT> (SEQ ID NO: 33; dhfr означает дигидрофолатредуктазу), фланкированную инвертированными концевыми повторами, специфично распознаваемыми mariner-подобным элементом транспозазы Himarl, встраивали из pEcomar-glmUM-glmS, получая продуцирующий лакто-N-триозу 2 штамм (№724). Штамм Е. coli BL21(DE3) использовали в качестве исходного штамма-хозяина для разработки продуцирующего штамма Е. coli.Integration of heterologous genes into the genome was performed through transposition. For transposition, either the EZ-Tn5™ transposase (Epicenter, USA) was used to integrate linear DNA fragments, or the highly active C9 mutant form of the mariner Himar1 transposase. To generate EZ-Tn5 transposomes, the gene of interest along with an antibiotic resistance marker flanked by FRT sites was amplified using primers 1119 and 1120; the resulting PCR product had mosaic ends at both ends consisting of 19 base pairs (bp) - recognition sites for the EZ-Tn5 transposase. For integration using the Himarl transposase, expression constructs of interest (operons) were similarly cloned along with an antibiotic resistance marker flanked by FRT sites into the pEcomar vector. The pEcomar vector encodes a highly active C9 mutant form of the mariner Himarl transposase under the control of the arabinose inducible promoter P araB . The expressed fragment <P tet- IacY-FRT-aaaW-FRT> (SEQ ID NO: 31) was integrated using the EZ-Tn5 transposase. After successful integration of the lactose importer gene LacY from E. coli K12 TG1 (accession no. ABN72583), the resistance gene was removed from streptomycin-resistant clones by the FLP recombinase (flippase) encoded by the plasmid. The strain resulting from these modifications was named strain #534. The N-acetylglucosamine glycosyltransferase IgtA gene from Neisseria meningitidis MC58 (accession no. NP_274923) was codon optimized for expression in E. coli and obtained by gene synthesis. Together with the galT gene, encoding galactose-1-phosphate uridylyltransferase from E. coli K-12 substr. MG1655 (Accession No. NP_415279), which was obtained in a similar manner by gene synthesis, was inserted by transposition of the IgtA gene (SEQ ID NO: 32) using the plasmid pEcomar-IgtA-gaIT. To enhance the de novo synthesis of UDP-N-acetylglucosamine, genes encoding L-glutamine:D-fructose-6-phosphate aminotransferase (glmS), phosphoglucosamine mutase from E. coli K-12 substr. MG1655 (glmM) and N-acetylglucosamine-1-phosphate uridyltransferase/glucosamine-1-phosphate acetyltransferase (glmU) from E. coli K12 substr. MG1655 (accession nos. NP_418185, NP_417643, NP_418186, respectively) were codon optimized and obtained by gene synthesis. The glmUM operon was cloned under the control of the constitutive tetracycline promoter P tet , whereas glmS was cloned under the control of the constitutive P T5 promoter. The transposon cassette <P tet- g/mUM-P T5 -glmS-FRT-dhfr-FRT> (SEQ ID NO: 33; dhfr means dihydrofolate reductase), flanked by inverted terminal repeats specifically recognized by the mariner-like element of the Himarl transposase, was inserted from pEcomar -glmUM-glmS, producing a lacto-N-triose 2-producing strain (No. 724). E. coli strain BL21(DE3) was used as the initial host strain to develop the E. coli production strain.
Пример 3. Конструирование штамма Е. coli с целью скрининга фукозилтрансфераз in vivo для получения фукозилированной LNTExample 3: Construction of an E. coli strain to screen fucosyltransferases in vivo to produce fucosylated LNT
Ген 1,3-галактозилтрансферазы wbdO из Salmonella salamae (№ доступа AAV34525) был оптимизирован по кодонам для экспрессии в Е. coli и получен путем синтеза компанией GenScript Cooperation. Ген galE амплифицировали, основываясь на геномной ДНК из Е. coli K12. Оба гена встраивали в виде транспозона <Ptet-wbdOcoPT5galE-FRT-cat-FRT> (SEQ ID NO: 34) в штамм №724 посредством транспозиции с использованием плазмиды pEcomar-wbdO-galE. Полученный штамм представляет собой штамм №753. Для усиления поступления ГДФ-фукозы бифункциональную фукозокиназу/L-фукозо-1-фосфат-гуанилтранеферазу (fkp) из Bacteroides fragilis (№ доступа AY849806), катализирующую превращение L-фукозы в ГДФ-фукозу, сверхэкспрессировали в штамме Е. coli BL21 (DE3). Слияние гена fkp (который изначально амплифицировали, основываясь на геномной ДНК из Bacteroides fragilis (АТСС 25285D)), вместе с расположенным перед ним промотором Ptet, с геном устойчивости к гентамицину, фланкированным lox-сайтами, осуществляли, используя присоединение посредством ПЦР с перекрывающимися праймерами (SOE-ПЦР) и праймеры 1119 и 1120; полученный транспозон EZ-Tn5 <Ptet-fkp-lox-аасС1-lox> (SEQ ID NO: 35) интегрировали в штамм E.coli BL21(DE3) с применением транспозазы EZ-Tn5™, получая штамм №993. Альтернативно, чтобы осуществить синтез ГДФ-L-фукозы de novo, гены, кодирующие фосфоманномутазу (тапВ), маннозо-1-фосфат-гуанозилтрансферазу (тапС), ГДФ-маннозо-4,6-дегидратазу (gmd) и ГДФ-L-фукозо-синтазу (wcaG) из Е. coli K12 DH5α, сверхэкспрессировали в штамме E.coli BL21(DE3); оперон manCB помещали под контроль конститутивного промотора Ptet, оперон gmd, wcaG транскрибируется, также начиная с конститутивного промотора PT5. Транспозонную кассету <Ptet- manCB-PT5-gmd, wcaG-FRT-aacC1-FRT> (SEQ ID NO: 36), включающую в себя ген аасС1, придающий бактериальному хозяину устойчивость к гентамицину, фланкировали инвертированными концевыми повторами, специфично распознаваемыми mariner-подобным элементом транспозазы Himarl. Кассету встраивали в геном штамма №753 из плазмиды pEcomar C9-manCB-gmd, wcaG-аасС1, получая штамм №1445.The 1,3-galactosyltransferase gene wbdO from Salmonella salamae (accession no. AAV34525) was codon optimized for expression in E. coli and synthesized by GenScript Cooperation. The galE gene was amplified based on genomic DNA from E. coli K12. Both genes were inserted as a transposon <P tet- wbdOcoP T5 galE-FRT-cat-FRT> (SEQ ID NO: 34) into strain No. 724 via transposition using the plasmid pEcomar-wbdO-galE. The resulting strain is strain No. 753. To enhance the supply of GDP-fucose, bifunctional fucokinase/L-fucose-1-phosphate-guanyltranseferase (fkp) from Bacteroides fragilis (Accession No. AY849806), which catalyzes the conversion of L-fucose to GDP-fucose, was overexpressed in E. coli strain BL21 (DE3) . Fusion of the fkp gene (which was originally amplified based on genomic DNA from Bacteroides fragilis (ATCC 25285D)), together with the upstream P tet promoter, to the gentamicin resistance gene flanked by lox sites was accomplished using PCR coupling with overlapping primers (SOE-PCR) and primers 1119 and 1120; the resulting transposon EZ-Tn5 <P tet -fkp-lox-aacC1-lox> (SEQ ID NO: 35) was integrated into the E. coli strain BL21(DE3) using the EZ-Tn5™ transposase, obtaining strain No. 993. Alternatively, to perform de novo synthesis of GDP-L-fucose, the genes encoding phosphomannomutase (tapB), mannose-1-phosphate-guanosyltransferase (tapS), GDP-mannose-4,6-dehydratase (gmd) and GDP-L-fucose -synthase (wcaG) from E. coli K12 DH5α, overexpressed in E. coli strain BL21(DE3); the manCB operon was placed under the control of the constitutive P tet promoter, the gmd, wcaG operon was transcribed, also starting from the constitutive P T5 promoter. The transposon cassette <P tet- manCB-P T5 -gmd, wcaG-FRT-aacC1-FRT> (SEQ ID NO: 36), including the aacC1 gene, which confers resistance to gentamicin to the bacterial host, was flanked by inverted terminal repeats specifically recognized by mariner -like element of the Himarl transposase. The cassette was inserted into the genome of strain No. 753 from the plasmid pEcomar C9-manCB-gmd, wcaG-aacC1, obtaining strain No. 1445.
Пример 4. Конструирование штамма Е. coli с целью скрининга фукозилтрансфераз in vivo для получения фукозилированной LNnTExample 4: Construction of an E. coli strain to screen fucosyltransferases in vivo to produce fucosylated LNnT
Ген β-1,4-галактозилтрансферазы IgtB из Neisseria meningitidis (№ доступа AAF42257) был оптимизирован для экспрессии в Е. coli и получен путем синтеза компанией GenScript Cooperation. Вместе с геном устойчивости к тетрациклину, фланкированным FRT-сайтами, его встраивали в виде транспозона <PT5-lgtB-FRT-tetA-FRT> (SEQ ID NO: 37) в штамм №724 посредством транспозиции с использованием плазмиды pEcomar-lgtB. Ген galE амплифицировали, основываясь на геномной ДНК из Е. coli K12, и осуществляли слияние посредством SOE-ПЦР с промотором Ptet и геном устойчивости к хлорамфениколу. Используя праймеры, которые образуют состоящие из 19 п. о. мозаичные концы - сайты распознавания для транспозазы EZ-Tn5 (праймеры 2194 и 2235), конструировали EZ-транспозон <Ptet-galE-FRT-cat-FRT>, предназначенный для интегрирования в штамм Е. coli BL21(DE3), получая штамм №1046. Альтернативно, в штамм №724 интегрировали ген β-1,4-галактозилтрансферазы 1ех1 из Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (№ доступа YP_003008647), полученный путем синтеза и оптимизированный по кодонам для Е. coli. Осуществляли сияние гена 1ех1 с геном malE, кодирующим мальтоза-связывающий белок (МВР), получая слитую с N-конца конструкцию МВР с Lex1. Слитую конструкцию malE-lex1 интегрировали совместно с galE (SEQ ID NO: 38) под транскрипционный контроль промотора Ptet посредством транспозиции с применением pEcomar-malE-lex1-galE-cat. Используя EZ-фрагмент EZ-Tn5 <Ptet- fkp-FRT-aacC1-FRT> (см. пример 3), ген, кодирующий фукозокиназу/L-фукозо-1-фосфат-гуанилтрансферазу (fkp) из Bacteroides fragilis, интегрировали в хромосому штамма №1046, получая штамм №1076.The β-1,4-galactosyltransferase IgtB gene from Neisseria meningitidis (accession no. AAF42257) was optimized for expression in E. coli and synthesized by GenScript Cooperation. Together with the tetracycline resistance gene flanked by FRT sites, it was inserted as a transposon <P T5 -lgtB-FRT-tetA-FRT> (SEQ ID NO: 37) into strain No. 724 via transposition using the pEcomar-lgtB plasmid. The galE gene was amplified based on genomic DNA from E. coli K12 and fused by SOE-PCR to the P tet promoter and the chloramphenicol resistance gene. Using primers that form 19 bp. mosaic ends are recognition sites for the EZ-Tn5 transposase (primers 2194 and 2235), an EZ transposon <P tet -galE-FRT-cat-FRT> was constructed, intended for integration into the E. coli strain BL21(DE3), obtaining strain no. 1046. Alternatively, the β-1,4-galactosyltransferase 1ex1 gene from Aggregatibacter aphrophilus NJ8700 (accession number YP_003008647), obtained by synthesis and codon optimized for E. coli, was integrated into strain No. 724. The Iex1 gene was fused with the malE gene encoding maltose-binding protein (MBP), obtaining an N-terminal fusion construct of MBP with Lex1. The malE-lex1 fusion construct was co-integrated with galE (SEQ ID NO: 38) under the transcriptional control of the P tet promoter via transposition using pEcomar-malE-lex1-galE-cat. Using the EZ fragment EZ-Tn5 <P tet- fkp-FRT-aacC1-FRT> (see example 3), the gene encoding fucosokinase/L-fucose-1-phosphate-guanyltransferase (fkp) from Bacteroides fragilis was integrated into the chromosome strain No. 1046, obtaining strain No. 1076.
Пример 5. Скрининг in vivo фукозилтрансфераз, фукозилирующих LNT и LNnTExample 5 In Vivo Screening of Fucosyltransferases Fucosylating LNT and LNnT
Среда с минеральными солями, использованная для культивирования штаммов с целью синтеза фукопентаоз, содержала: NH4H2PO4 - 7 г/л, K2HPO4 - 7 г/л, KOH - 2 г/л, лимонную кислоту - 0,3 г/л, MgSO4 × 7H2O - 2 г/л и CaCl2 × 6H2O - 0,015 г/л, вместе с раствором микроэлементов из расчета 1 мл/л (содержащим лимоннокислое аммиачное железо - 54,4 г/л, MnCl2 × 4H2O - 9,8 г/л, CoCl2 × 6H2O - 1,6 г/л, CuCl2 × 2H2O - 1 г/л, Н3BO3 - 1,9 г/л, ZnSO4 × 7H2O - 9 г/л, Na2MoO4 × 2H2O -1,1 г/л, Na2SeO3 - 1,5 г/л, NiSO4 × 6H2O - 1,5 г/л).The medium with mineral salts used for cultivating strains for the synthesis of fucopentaoses contained: NH 4 H 2 PO 4 - 7 g/l, K 2 HPO 4 - 7 g/l, KOH - 2 g/l, citric acid - 0. 3 g/l, MgSO 4 × 7H 2 O - 2 g/l and CaCl 2 × 6H 2 O - 0.015 g/l, together with a solution of trace elements at the rate of 1 ml/l (containing ammonium citrate - 54.4 g/ l, MnCl 2 × 4H 2 O - 9.8 g/l, CoCl 2 × 6H 2 O - 1.6 g/l, CuCl 2 × 2H 2 O - 1 g/l, H 3 BO 3 - 1.9 g/l, ZnSO 4 × 7H 2 O - 9 g/l, Na 2 MoO 4 × 2H 2 O -1.1 g/l, Na 2 SeO 3 - 1.5 g/l, NiSO 4 × 6H 2 O - 1.5 g/l).
Для получения фукозилированных пентасахаридов in vivo с использованием штаммов №993 или №1445 для LNT и №1076 для LNnT в качестве субстратов FucT, соответственно, применяли плазмиды pINT-malE-fucT-zeo. Содержащие плазмиды штаммы выращивали в 20 мл среды с минеральными солями (MS) с 2% глюкозы в качестве источника углерода, ангидротетрациклином (200 нг/мл) в качестве индуктора генной экспрессии и антибиотиками ампициллином (100 мкг/мл) и зеоцином (20 мкг/мл). Бактерии культивировали при 30°C в разделенных перегородками встряхиваемых колбах до значения OD600 нм, равного 0,3, после чего добавляли 3 мМ лактозу и 2 мМ L-фукозу для получения производных с использованием штаммов №993 и №1076 и 3 мМ лактозу для получения производных с использованием штамма №1445.To produce fucosylated pentasaccharides in vivo using strains #993 or #1445 for LNT and #1076 for LNnT, pINT-malE-fucT-zeo plasmids were used as FucT substrates, respectively. Plasmid-containing strains were grown in 20 ml of mineral salts (MS) medium with 2% glucose as a carbon source, anhydrotetracycline (200 ng/ml) as an inducer of gene expression, and the antibiotics ampicillin (100 μg/ml) and zeocin (20 μg/ml). ml). Bacteria were cultured at 30°C in partitioned shake flasks to an OD 600 nm of 0.3, after which 3 mM lactose and 2 mM L-fucose were added for derivatization using strains #993 and #1076 and 3 mM lactose for obtaining derivatives using strain No. 1445.
После культивирования в течение промежутка времени от 24 ч до 72 ч клетки собирали центрифугированием, один раз промывали в физиологическом растворе (0,9% (масс/об.) NaCl), ресуспендировали в физиологическом растворе в объеме от 150 мкл до 200 мкл (в зависимости от размера осадка после центрифугирования) и вскрывали механически, используя стеклянные шарики. После извлечения клеточного дебриса получали прозрачный супернатант.Детектирование образования фукозилированной LNT проводили, анализируя внутриклеточные метаболиты посредством TLC; результаты суммированы в Таблице 6. Для того, чтобы проанализировать образование LNFP-V под действием FucT109 из Bacteroides fragilis NTCT 9343, которая секретируется в культуральный супернатант, интактные клетки центрифугировали и супернатант подвергали анализу с использованием TLC (Фиг. 4). На Фиг. 4 показан результат TLC-анализа культуральных супернатантов продуцирующих лакто-N-фукопентаозу штаммов Е. coli, содержащих pINT-malE-fucT109-zeo. Детектирование LNFP-V в супернатанте после культивирования штаммов, экспрессирующих продукт слитого гена malE-fucT109, осуществляют путем сравнения скорости миграции с таковой для очищенного стандарта сахара. Стандарты Сахаров: линия 1: лактоза; линия 2: LNT-2; линия 3: LNT+LNFP-V; линия 4: LNT. Линия 5: образец супернатанта после культивирования штамма №993, линия 6: образец супернатанта после культивирования штамма №993 с plNT-malE-fucT109-zeo, линия 7: образец супернатанта после культивирования штамма №1445, линия 8: образец супернатанта после культивирования штамма №1445 с plNT-malE-fucT109-zeo.After culture for 24 h to 72 h, cells were collected by centrifugation, washed once in saline (0.9% (wt/vol) NaCl), resuspended in saline in a volume of 150 μl to 200 μl (in depending on the size of the sediment after centrifugation) and opened mechanically using glass beads. After extraction of cellular debris, a clear supernatant was obtained. Detection of the formation of fucosylated LNT was carried out by analyzing intracellular metabolites by TLC; the results are summarized in Table 6. In order to analyze the formation of LNFP-V by FucT109 from Bacteroides fragilis NTCT 9343, which is secreted into the culture supernatant, intact cells were centrifuged and the supernatant was analyzed using TLC (Fig. 4). In FIG. Figure 4 shows the result of TLC analysis of culture supernatants of lacto-N-fucopentaose-producing E. coli strains containing pINT-malE-fucT109-zeo. Detection of LNFP-V in the supernatant after cultivation of strains expressing the product of the malE-fucT109 fusion gene is carried out by comparing the migration rate with that of a purified sugar standard. Sugar standards: line 1: lactose; line 2: LNT-2; line 3: LNT+LNFP-V; line 4: LNT. Line 5: supernatant sample after cultivation of strain No. 993, line 6: supernatant sample after cultivation of strain No. 993 with plNT-malE-fucT109-zeo, line 7: supernatant sample after cultivation of strain No. 1445, line 8: supernatant sample after cultivation of strain No. 1445 with plNT-malE-fucT109-zeo.
Пример 6. Синтез LNFP-I ферментативным способом Интегрирование генов fucT в производные штамма Е. coli BL21(DE3)Example 6. Synthesis of LNFP-I by enzymatic method Integration of fucT genes into derivatives of E. coli strain BL21(DE3)
Используя штамм №993 в качестве хозяина, в хромосому интегрировали гены, кодирующие фукозилтрансферазы FucT41 (Gramella forsetii KT0803, № доступа WP_011708479), FucT 48 (Francisella philomiragia ssp.philomiragia ATCC 25015, № доступа EET21243.1), FucT49 (Pseudogulbenkiania ferrooxidans, № доступа EEG10438.1), FucT54 (Sideroxydans lithotrophicus ES-11, № доступа ADE13114.1), FucT61 (Pseudoalteromonas haloplanktis ANT/505, № доступа EGI74693.1), FucT66 (Roseovarius nubinhibens ISM, № доступа EAP78457.1) и FucT69 (Thalassospira profundimaris WP0211, № доступа EKF09232.1). Слитый ген malE-fucT вместе с предшествующим ему промотором Ptet и геном устойчивости к зеоцину амплифицировали с использованием праймеров 1119 и 1120, применяя плазмиды pINT-malE-fucT-zeo в качестве матриц; транспозонную кассету EZ-Tn5 <Ptet-malE-fucT-zeo> встраивали в штамм Е. coli BL21(DE3), используя транспозазу EZ-Tn5™Using strain No. 993 as a host, the genes encoding fucosyltransferases FucT41 (Gramella forsetii KT0803, accession no. WP_011708479), FucT 48 (Francisella philomiragia ssp.philomiragia ATCC 25015, accession no. EET21243.1), FucT49 (Pseudogulbenkiania ferrooxidans, no. accession EEG10438.1), FucT54 (Sideroxydans lithotrophicus ES-11, accession no. ADE13114.1), FucT61 (Pseudoalteromonas haloplanktis ANT/505, accession no. EGI74693.1), FucT66 (Roseovarius nubinhibens ISM, accession no. EAP78457.1) and FucT69 (Thalassospira profundimaris WP0211, accession no. EKF09232.1). The malE-fucT fusion gene, together with its upstream P tet promoter and zeocin resistance gene, was amplified using primers 1119 and 1120 using plasmids pINT-malE-fucT-zeo as templates; the EZ-Tn5 transposon cassette <P tet -malE-fucT-zeo> was inserted into the E. coli strain BL21(DE3) using the EZ-Tn5™ transposase
Штаммы, несущие интегрированный элемент malE-fucT, выращивали в 96-луночных планшетах в 200 мкл MS-среды, содержащей 2% глюкозы и зеоцин (20 мкг/мл), при 30°С со встряхиванием. Через 24 ч культивирования по 50 мкл культур переносили в 400 мкл свежей MS-среды с 2% глюкозы, зеоцином (20 мкг/мл), 3 мМ лактозой и 2 мМ L-фукозой. Через 48 ч культивирования супернатанты культур анализировали посредством LC/MS. Результаты для разных генов FucT показаны на Фиг. 5, при этом значения величины ошибки показывают стандартное отклонение для пяти отдельных культур одного и того же штамма. В экспрессирующем fucT61 штамме (№1197) достигали самого высокого титра LNFP-I по сравнению со штаммами, несущими другие интегрированные элементы (Фиг. 5).Strains carrying the integrated malE-fucT element were grown in 96-well plates in 200 μl of MS medium containing 2% glucose and zeocin (20 μg/ml) at 30°C with shaking. After 24 h of cultivation, 50 μl of cultures were transferred into 400 μl of fresh MS medium with 2% glucose, zeocin (20 μg/ml), 3 mM lactose, and 2 mM L-fucose. After 48 h of culture, culture supernatants were analyzed by LC/MS. The results for different FucT genes are shown in Fig. 5, with the error values showing the standard deviation for five separate cultures of the same strain. The fucT61-expressing strain (no. 1197) achieved the highest LNFP-I titer compared to strains carrying other integrated elements (Fig. 5).
Конструирование пути импорта фукозы для получения LNFP-IConstruction of a fucose import pathway to produce LNFP-I
Усиленного продуцирования LNFP-I штаммом 1197 достигали в результате интегрирования главного переносчика, осуществляющего облегченный транспорт, FucP из Е. coli MG1655 (№ доступа AIZ90162). Ген FucP вместе с расположенным перед ним промотором Ptet и геном устойчивости к стрептомицину амплифицировали с использованием праймеров 1119 и 1120 (<Ptet-fucP-FRT-aad1-FRT>, SEQ ID NO: 39) и интегрировали в хромосому посредством транспозиции с использованием транспозазы EZ Тп5™. Штамм, содержащий fucT61 и fucP, получил название штамма №1772.Enhanced LNFP-I production by strain 1197 was achieved through integration of the major facilitated transporter FucP from E. coli MG1655 (accession no. AIZ90162). The FucP gene, along with the upstream P tet promoter and streptomycin resistance gene, was amplified using primers 1119 and 1120 (<P tet -fucP-FRT-aad1-FRT>, SEQ ID NO: 39) and integrated into the chromosome via transposition using transposase EZ Тn5™. The strain containing fucT61 and fucP was named strain No. 1772.
При выращивании штаммов №1197 и №1772 в 96-луночных планшетах в MS-среде с 2% глюкозы в качестве источника углерода в присутствии 3 мМ лактозы и 2 мМ L-фукозы концентрация LNFP-I, зафиксированная в супернатанте штамма №1772, оказалась в два раза больше таковой, обнаруженной в супернатанте штамма №1197.When strains No. 1197 and No. 1772 were grown in 96-well plates in MS medium with 2% glucose as a carbon source in the presence of 3 mM lactose and 2 mM L-fucose, the LNFP-I concentration recorded in the supernatant of strain No. 1772 turned out to be two times more than that found in the supernatant of strain No. 1197.
Получение LNFP-I путем ферментацииPreparation of LNFP-I by fermentation
Пилотную ферментацию штамма №1 772 проводили при 30°С в ферментере емкостью 3 л, содержащем 1 л MS-среды. В эту среду перед инокулированием добавляли 2% глюкозы и NH4Cl (2,5 г/л); ферментацию осуществляли без добавления антибиотиков. Значение рН поддерживали постоянным при 7,0 путем титрования 10%-ным раствором аммиака. В ферментер высевали культуры из встряхиваемых колб по достижении значения OD600 нм. равного 0,1. При значении OD600 нм, равном примерно 10, добавляли 1 мМ лактозу и 1 мМ L-фукозу; подпитку этими двумя субстратами в дозах 1-2 мМ осуществляли многократно в соответствии со скоростями роста и продуцирования. При исчерпании порции глюкозы в количестве 2% подачу глюкозы для подпитки осуществляли непрерывно из 50%-ного концентрированного раствора глюкозы. Через 87 ч культивирования значение OD600 нм в культуральной смеси достигало 185. С использованием LC/MS-анализа было установлено, что концентрация LNFP-I в культуральном супернатанте составляла 4,3 г/л. В супернатанте в качестве побочных продуктов-сахаров обнаруживали лактозу, LNT-2 и LNT (Фиг. 6). На приведенном на Фиг. 6 графике показано получение LNFP-I в Е. coli (штамм №1772) в ходе ферментации в объеме 1 л с использованием глюкозы в качестве источника углерода. Концентрации продуктов измеряли в культуральном супернатанте после ферментации в течение 87 ч. Помимо LNFP-I (4,3 г/л) в супернатанте обнаруживали лактозу (13,11 г/л), LNT-2 (4,6 г/л) и LNT (1,1 г/л).Pilot fermentation of strain No. 1 772 was carried out at 30°C in a 3-liter fermenter containing 1 liter of MS medium. 2% glucose and NH 4 Cl (2.5 g/l) were added to this medium before inoculation; fermentation was carried out without the addition of antibiotics. The pH value was kept constant at 7.0 by titration with 10% ammonia solution. Cultures from shake flasks were sown into the fermenter when the OD value reached 600 nm . equal to 0.1. At an OD 600 nm of approximately 10, 1 mM lactose and 1 mM L-fucose were added; Feeding with these two substrates in doses of 1-2 mM was carried out repeatedly in accordance with the growth and production rates. When the 2% portion of glucose was exhausted, glucose was supplied for replenishment continuously from a 50% concentrated glucose solution. After 87 h of cultivation, the OD 600 nm value in the culture mixture reached 185. Using LC/MS analysis, it was found that the concentration of LNFP-I in the culture supernatant was 4.3 g/L. Lactose, LNT-2, and LNT were detected as sugar by-products in the supernatant (Figure 6). In the one shown in FIG. Figure 6 shows the production of LNFP-I in E. coli (strain No. 1772) during fermentation in a volume of 1 liter using glucose as a carbon source. Product concentrations were measured in the culture supernatant after fermentation for 87 hours. In addition to LNFP-I (4.3 g/L), lactose (13.11 g/L), LNT-2 (4.6 g/L) and LNT (1.1 g/l).
Расщепление побочных продуктовBy-product breakdown
Чтобы облегчить отделение желаемого продукта LNFP-I от побочных продуктов -лактозы, LNT-2 и LNT, эти сахара можно подвергнуть ферментативному расщеплению, и полученные продукты расщепления метаболизируются штаммами Е. coli.To facilitate separation of the desired LNFP-I product from the by-products lactose, LNT-2 and LNT, these sugars can be enzymatically digested and the resulting digestion products metabolized by E. coli strains.
β-1,4-Галактозидазы, например, LacZ из Е. coli, эффективно расщепляют лактозу до D-глюкозы и D-галактозы. Эти два моносахарида метаболизируются штаммами Е. coli, в которых экспрессируется функциональный gal-оперон.β-1,4-Galactosidases, such as LacZ from E. coli, efficiently break down lactose into D-glucose and D-galactose. These two monosaccharides are metabolized by E. coli strains that express a functional gal operon.
β-N-Ацетилгексозаминидаза Bbhl из Bifidobacterium bifidum JCM1254 с высокой специфичностью и эффективностью катализирует гидролиз LNT-2 до N-ацетилглюкозамина и лактозы.β-N-Acetylhexosaminidase Bbhl from Bifidobacterium bifidum JCM1254 catalyzes the hydrolysis of LNT-2 to N-acetylglucosamine and lactose with high specificity and efficiency.
β-1,3-Галактозидаза Bga42A из Bifidobacterium longum subsp.infantis специфично катализирует гидролиз LNT до галактозы и LNT-2.β-1,3-Galactosidase Bga42A from Bifidobacterium longum subsp. infantis specifically catalyzes the hydrolysis of LNT to galactose and LNT-2.
Конструирование штамма Е. coli для расщепления побочных продуктовEngineering an E. coli strain to break down by-products
Штамм Escherichia coli BL21(DE3) №534 использовали для конструирования штамма со способностью к расщеплению с целью извлечения LNFP-I из супернатанта после ферментативного получения без побочных продуктов-сахаров.Escherichia coli strain BL21(DE3) #534 was used to construct a strain with cleavage ability to extract LNFP-I from the supernatant after enzymatic production without sugar by-products.
Функциональный оперон galETKM вместе с его природным промотором амплифицировали на основе геномной ДНК из E.coli K12, используя олигонуклеотиды 6473 и 6474, с получением фрагмента, который содержит состоящие из 19 п. о. мозаичные 5'-концы - сайты распознавания для транспозазы EZ-Tn5. Фрагмент <galETKM> (SEQ ID NO: 40) интегрировали в геном штамма Е. coli с использованием транспозазы EZ-Tn5™. Клоны с корректно интегрированными элементами отбирали на агаре Мак-Конки (Difco, Sparks, USA), содержащем 1% галактозы, они проявлялись в виде колоний красного цвета после инкубирования в течение 36 ч при 37°С.The functional galETKM operon together with its natural promoter was amplified from genomic DNA from E. coli K12 using oligonucleotides 6473 and 6474 to produce a fragment that contains 19 bp. mosaic 5' ends are recognition sites for the EZ-Tn5 transposase. The <galETKM> fragment (SEQ ID NO: 40) was integrated into the genome of the E. coli strain using the EZ-Tn5™ transposase. Clones with correctly integrated elements were selected on MacConkey agar (Difco, Sparks, USA) containing 1% galactose and appeared as red colonies after incubation for 36 h at 37°C.
Ген, кодирующий β-N-ацетилгексозаминидазу Bbhl из Bifidobacterium bifidum JCM1254, был получен путем синтеза и оптимизирован по кодонам для экспрессии в E. coli. Ген Bbhl под транскрипционным контролем промотора Ptet и ген, придающий хозяину устойчивость к зеоцину (<Ptet-bbhl-zeo>(SEQ ID NO: 41)), интегрировали из плазмиды pEcomar-bbhl-zeo с использованием транспозазы Himarl.The gene encoding the β-N-acetylhexosaminidase Bbhl from Bifidobacterium bifidum JCM1254 was synthesized and codon optimized for expression in E. coli. The Bbhl gene under the transcriptional control of the P tet promoter and the gene conferring host resistance to zeocin (<P tet -bbhl-zeo>(SEQ ID NO: 41)) were integrated from the plasmid pEcomar-bbhl-zeo using the Himarl transposase.
Чтобы обеспечить полную активность β-1,4-галактозидазы, lacZ из Е. coli BL21(DE3) (№ доступа АМ946981) клонировали под транскрипционный контроль конститутивного промотора Ptet. Вместе с геном устойчивости к гентамицину аасС1 фрагмент <Ptet-lacZ-FRT-aacC1-FRT> (SEQ ID NO: 42) амплифицировали с использованием праймеров 1119 и 1120 и интегрировали посредством транспозиции с применением EZ Tn5, получая штамм №1369.To ensure full β-1,4-galactosidase activity, lacZ from E. coli BL21(DE3) (accession no. AM946981) was cloned under the transcriptional control of the constitutive P tet promoter. Together with the gentamicin resistance gene aacC1, the fragment <P tet -lacZ-FRT-aacC1-FRT> (SEQ ID NO: 42) was amplified using primers 1119 and 1120 and integrated by transposition using EZ Tn5, resulting in strain #1369.
Гены β-1,3-галактозидазы Bga42A из Bifidobacterium longum subsp.infantis были оптимизированы по кодонам для Е. coli и получены путем синтеза. Ген Bga42A под транскрипционным контролем промотора Ptet и ген cat, придающий хозяину устойчивость к хлорамфениколу (<Ptet-bga42A-cat> (SEQ ID NO: 43)), интегрировали с использованием транспозазы EZTn5. Штамм, экспрессирующий все три гена гидролаз, обозначен как штамм №1886.The β-1,3-galactosidase Bga42A genes from Bifidobacterium longum subsp.infantis were codon optimized for E. coli and produced by synthesis. The Bga42A gene under the transcriptional control of the P tet promoter and the cat gene conferring resistance to chloramphenicol in the host (<P tet -bga42A-cat> (SEQ ID NO: 43)) were integrated using the EZTn5 transposase. The strain expressing all three hydrolase genes is designated strain No. 1886.
Эффективного расщепления лактозы и LNT-2 достигали посредством добавления культуры штамма №1886 к продуцирующей LNFP-I культуре штамма №1772. Чтобы продемонстрировать расщепление LNT-2 и лактозы под действием LacZ и Bbhl, культуру штамма №1886, выращиваемую в MS-среде с глюкозой в качестве источника углерода, добавляли в объемном соотношении 1:40 к культуре штамма №1772, выращиваемой в MS-среде с глюкозой в присутствии лактозы и L-фукозы, для получения LNFP-I.Efficient breakdown of lactose and LNT-2 was achieved by adding a culture of strain #1886 to an LNFP-I-producing culture of strain #1772. To demonstrate the degradation of LNT-2 and lactose by LacZ and Bbhl, a culture of strain #1886 grown in MS medium with glucose as a carbon source was added at a volume ratio of 1:40 to a culture of strain #1772 grown in MS medium with glucose in the presence of lactose and L-fucose to obtain LNFP-I.
На Фиг. 7 показано расщепление лактозы и LNT-2 под действием гидролаз, экспрессируемых в штамме Е. coli №1886. Растущую культуру штамма Е. coli №1886 добавляли к культуре штамма Е. coli №1772, который продуцирует LNFP-I в качестве основного продукта и LNT и LNT-2 в качестве побочных продуктов. Через 10 ч инкубирования в культуральном супернатанте практически не оставалось LNT-2 и лактозы. Метаболиты отмечены следующим образом: кружки: лактоза, квадраты: LNT-2, треугольники: LNFP-I, крестики: LNT. Расщепление LNT-2 и лактозы за 10 ч прошло почти до полного их исчезновения, в то время как LNFP-I и LNT не расщеплялись клетками штамма №1886. Поскольку штамм №1886 содержит активный galETKM-оперон, моносахариды - глюкоза и галактоза, получающиеся в результате гидролиза лактозы, полностью метаболизируются.In FIG. Figure 7 shows the breakdown of lactose and LNT-2 by hydrolases expressed in E. coli strain No. 1886. A growing culture of E. coli strain No. 1886 was added to a culture of E. coli strain No. 1772, which produces LNFP-I as a major product and LNT and LNT-2 as by-products. After 10 h of incubation, almost no LNT-2 and lactose remained in the culture supernatant. Metabolites are labeled as follows: circles: lactose, squares: LNT-2, triangles: LNFP-I, crosses: LNT. Cleavage of LNT-2 and lactose in 10 hours passed almost to their complete disappearance, while LNFP-I and LNT were not cleaved by cells of strain No. 1886. Since strain No. 1886 contains an active galETKM operon, the monosaccharides glucose and galactose resulting from the hydrolysis of lactose are completely metabolized.
Гидролаза Bga42A не проявляет активности вне клеток. Однако, когда клетки штамма №1886, выращенные на MS-среде с глюкозой в качестве источника углерода, вскрывали механически, была продемонстрирована гидролитическая активность Bga42A в отношении LNT, как показано на Фиг. 8, на котором приведен результат тонкослойной хроматографии. Образцы, содержащие клеточный лизат из штамма Е. coli №1886 (линия 1: без фермента, линии 2-6: по 100 мкг белка) и 5 мМ LNT в 20 мМ буфере на основе фосфата натрия, рН 7, инкубировали в течение периода времени до 120 минут включительно (линия 1: 120 мин, линия 2: 0 мин, линия 3: 15 мин, линия 4: 30 мин, линия 5: 60 мин, линия 6: 120 мин) при 30°С и затем фермент инактивировали нагреванием при 95°С в течение 5 минут.Bga42A hydrolase does not show activity outside cells. However, when cells of strain #1886 grown on MS medium with glucose as the carbon source were mechanically dissected, hydrolytic activity of Bga42A on LNT was demonstrated, as shown in FIG. 8, which shows the result of thin layer chromatography. Samples containing cell lysate from E. coli strain No. 1886 (line 1: no enzyme, lines 2-6: 100 μg protein) and 5 mM LNT in 20 mM sodium phosphate buffer,
На Фиг. 8 показан гидролиз LNT и полученных продуктов расщепления LNT-2 и лактозы в бесклеточном экстракте штамма №1886.In FIG. Figure 8 shows the hydrolysis of LNT and the resulting breakdown products of LNT-2 and lactose in a cell-free extract of strain #1886.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17180176.4A EP3425052A1 (en) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Fucosyltransferases and their use in producing fucosylated oligosaccharides |
| EP17180176.4 | 2017-07-07 | ||
| PCT/EP2018/068356 WO2019008133A1 (en) | 2017-07-07 | 2018-07-06 | Fucosyltransferases and their use in producing fucosylated oligosaccharides |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020102747A RU2020102747A (en) | 2021-08-09 |
| RU2020102747A3 RU2020102747A3 (en) | 2022-04-14 |
| RU2818835C2 true RU2818835C2 (en) | 2024-05-06 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013138474A (en) * | 2011-01-20 | 2015-02-27 | Енневайн Биотехнологи Гмбх | NEW FUCHOSILTRASPHERASES AND THEIR APPLICATIONS |
| WO2016040531A1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-17 | Glycosyn LLC | Alpha (1,3) fucosyltransferases for use in the production of fucosylated oligosaccharides |
| RU2584599C2 (en) * | 2008-12-19 | 2016-05-20 | Дженневейн Биотехнологие Гмбх | Synthesis of fucosylated compounds |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584599C2 (en) * | 2008-12-19 | 2016-05-20 | Дженневейн Биотехнологие Гмбх | Synthesis of fucosylated compounds |
| RU2013138474A (en) * | 2011-01-20 | 2015-02-27 | Енневайн Биотехнологи Гмбх | NEW FUCHOSILTRASPHERASES AND THEIR APPLICATIONS |
| WO2016040531A1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-17 | Glycosyn LLC | Alpha (1,3) fucosyltransferases for use in the production of fucosylated oligosaccharides |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12060593B2 (en) | Fucosyltransferases and their use in producing fucosylated oligosaccharides | |
| JP2024010049A (en) | Sialyltransferase and its use in the production of sialylated oligosaccharides | |
| JP7565801B2 (en) | Fermentative production of sialylated sugars | |
| CN108026556B (en) | Production of human milk oligosaccharides in a microbial host with engineered input/output | |
| US20210363557A1 (en) | Use of glycosidases in the production of oligosaccharides | |
| WO2023099680A1 (en) | Cells with tri-, tetra- or pentasaccharide importers useful in oligosaccharide production | |
| RU2818835C2 (en) | Fucosyltransferases and their use for obtaining fucosylated oligosaccharides | |
| US20240052324A1 (en) | Sialyltransferases for the Production of 6'-Sialyllactose | |
| EP3772539A1 (en) | Sialyltransferases for the production of 6'-sialyllactose | |
| US20250297296A1 (en) | New sialyltransferases for in vivo synthesis of lst-a | |
| CN120677242A (en) | Product specific transporter for in vivo synthesis of human milk oligosaccharides |