DD296699A5 - NEW EXPRESSION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Rekombinante DNA-Molekuele mit einer Codierung fuer Pektinylaseexpressionssysteme (PL-Expressionssysteme) und deren Derivate, wie die Strukturgene von PLA, PLB, PLC, PLE und PLF, und die entsprechenden regulatorischen Sequenzen, z. B. Promotor-, Signal- und Terminatorsequenzen, und Hybridvektoren, welche aus entsprechenden DNA bestehen, einschlieszlich Hybridvektoren mit einer DNA-Codierung fuer homologe oder heterologe Polypeptide, Wirte, insbesondere Fadenpilze, z. B. Aspergillus-Wirte, die durch diese Wirte transformiert wurden, Methoden fuer die Herstellung der rekombinanten DNA-Molekuele und der Wirte und der Einsatz der rekombinanten DNA-Molekuele fuer die Herstellung von neuen Expressionssystemen. Ein weiteres Ziel ist die Herstellung von Polypeptiden durch diese DNA und diese Wirte.Recombinant DNA molecules encoding pectinase expression systems (PL expression systems) and their derivatives, such as the structural genes of PLA, PLB, PLC, PLE and PLF, and the corresponding regulatory sequences, e.g. As promoter, signal and terminator sequences, and hybrid vectors, which consist of corresponding DNA, including hybrid vectors with a DNA coding for homologous or heterologous polypeptides, hosts, especially filamentous fungi, z. Aspergillus hosts transformed by these hosts, methods for the production of the recombinant DNA molecules and the hosts, and the use of the recombinant DNA molecules for the production of new expression systems. Another object is the production of polypeptides by this DNA and these hosts.
Description
Hierzu 32 TabellenSee 32 tables
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Gentechnik und beschreibt neue DNA-Moleküle, die aus DNA-Folgen gebildet sind, welche für verschiedene Pektinlyasen von Aspergillus niger und/oder deren Promotor-, Signal- und Terminatorsequenzen codieren. Die neuartigen DNA-Moleküle sind von Nutzen für die Überproduktion von Pektinlyasen in Aspergillus und/oder für die Konstruktion von Hybridvektoren, welche Fremdgene in Faden- und anderen Pilzen expressieren. Es ist nun möglich, eine einzelne Pektinlyase zu produzieren, die nicht mit anderen Pektinlyasen kontaminiert ist.The invention relates to the field of genetic engineering and describes new DNA molecules which are formed from DNA sequences which code for various pectin lyases of Aspergillus niger and / or their promoter, signal and terminator sequences. The novel DNA molecules are useful for the overproduction of pectin lyases in Aspergillus and / or for the construction of hybrid vectors that express foreign genes in filamentous and other fungi. It is now possible to produce a single pectin lyase that is not contaminated with other pectin lyases.
Ausgangssituation der ErfindungInitial situation of the invention
Obwohl auf dem Gebiet der Gentechnik bereits zahlreiche Polypeptidexpressionssysteme für prokaryotische und eukaryotische Wirte bekannt sind, besteht weiterhin ein Bedarf an neuartigen Systemen, die Vorteile gegenüber den bekannten Systemen aufweisen.Although numerous polypeptide expression systems for prokaryotic and eukaryotic hosts are already known in the field of genetic engineering, there continues to be a need for novel systems which have advantages over the known systems.
Sehr verbreitet eingesetzt werden der prokaryotische Wirt Escherichia coli und der eukaryotische Hefewirt, z. B. Saccharomyces cerevisiae, für welche eine große Zahl unterschiedlicher Hybridexpressionsvektoren, vor allem Plasmide, entwickelt worden ist. Die Nachteile von E.coli-Wirten bestehen darin, daß sie das gebildete Polypeptid nicht glykosylieren können und daß sich auf Grund fehlender Sekretion das Fremdpeptid innerhalb der Wirtszelle akkumulieren und ein weiteres Wachstum verhindern kann. Die Hefewirte glykosylieren, aber wie E. coli scheiden sie die Polypeptide, von ganz kleinen abgesehen, nicht in das Nährmedium aus. Hefen sekretieren nur in den periplasmatischen Raum. Höhere eukaryotische Wirte sind Krebszellen von Säugetieren, die in der Lage sind, zu glykosylieren und in das Nährmedium zu sekretieren, ihre Kultivierung erfolgt jedoch sehr langsam und ist sehr teuer, und es besteht die Gefahr, daß zusammen mit dem gewünschten Peptid onkogene Nukleinsäuren isoliert werden, von denen das Peptid nicht befreit werden kann.Very widely used are the prokaryotic host Escherichia coli and the eukaryotic yeast host, e.g. B. Saccharomyces cerevisiae, for which a large number of different hybrid expression vectors, especially plasmids, has been developed. The disadvantages of E. coli hosts are that they can not glycosylate the polypeptide formed and, due to lack of secretion, the foreign peptide can accumulate within the host cell and prevent further growth. The yeast hosts glycosylate, but like E. coli, they do not secrete the polypeptides, except for very small ones, into the nutrient medium. Yeasts secrete only in the periplasmic space. Higher eukaryotic hosts are mammalian cancer cells capable of glycosylating and secreting into the nutrient medium, but their cultivation is very slow and very expensive, and there is a risk of isolating oncogenic nucleic acids along with the desired peptide from which the peptide can not be released.
Bei der Suche nach anderen Wirten wurden auch Fadenpilze, beispielsweise Neurospora crassa, Aspergillus nidulans und Aspergillus niger, untersucht. Solche Pilze werden für industrielle Zwecke bereits verbreitet angewendet, ihre Anwendung in der Gentechnik dagegen blieb zurück, vor allem auf Grund des Fehlens entsprechender Transformationssysteme. Im Gegensatz zu Saccharomyces cerevisiae enthalten Fadenpilze keine Plasmide, welche für die Einführung von Fremdgenen und für die Phänotypauswahl genutzt werden könnten. Es ist jedoch möglich, Fadenpilze mit Fremdplasmiden, welches ein wählbares Markergen enthalten, zu transformieren. Alle bisher für Fadenpilze beschriebenen Vektoren replizieren nicht autonom, wie das bei Hefen der Fall ist, sondern werden in das Pilzchromosom integriert. Das geschieht nur mit einer sehr geringen Frequenz. Vorteilhaft ist es dagegen, daß die integrative Transformation die Transformanten mitotisch sehr stabil macht, selbst unter nichtselektiven Bedingungen. Es wurde über die stabile Integration von mehr als einhundert Kopien berichtet. Der erste beschriebene Vektor für Fadenpilze enthielt als selektierbaren Marker das qa-2-Gen von Neurospora crassa. Dieses Gen codiert die enzymkatabolische Dehydrochinase und kann als funktioneile Komplentierung von Aro-Mutanten von N.crassa verwendet werden (Case, M.E., Schweizer, M., Kushner, S. R., und Giles, N. H. [1979], Proc. Natl. Acad. Sei. USA 76,5259-5263). Aro-Mutanten können ohne ein aromatisches Aminosäurensupplement nicht auf Minimalmedium wachsen. Die Transformation von N.crassa durch den qa-2-Vektor erfolgte durch Integration einer einzelnen Kopie des Plasmids in das Chromosom. Bei 30% der stabilen Aro"4ntegranten war das integrierte qa-2-Gen noch an die bakteriellen Plasmidfolgen gebunden (Case, M. E., [1982] in Genetic Engineering of Microorganismus for Chemicals [Gentechnik von Mikroorganismen für Chemikalien] [Hollander, Α., DeMoss, D., Kaplan, S., Konisky, J., Savage, D., und Wolfe, R. S., Hsg.), S. 87-100, Plenum). Durch diese Beobachtung wurde die Kotransformation von nichtselektiven DNA-Folgen zusammen mit selektiven zu einer realisierbaren Aufgabe. Bei Aspergillus nidulans, das einen Sexualzyklus hat und damit für klassische genetische Manipulationen geeignet ist, wurden sowohl negative als auch positive Selektionssysteme identifiziert. Unter Verwendung von heterologer DNA von N. crassa oder homologer DNA wurde die funktionell Komplementierung von A.nidulans-pyrG-Mutanten durch Transformation mit Plasmiden, welche das pyrG-Gen enthielten, erreicht (Bailance u.a., BBRC 112,284 [1983]; Tilburn u.a., Gene26,205,1983). BeiIn the search for other hosts, filamentous fungi, for example Neurospora crassa, Aspergillus nidulans and Aspergillus niger, were also investigated. Such fungi are already widely used for industrial purposes, but their use in genetic engineering has lagged behind, mainly due to the lack of appropriate transformation systems. In contrast to Saccharomyces cerevisiae, filamentous fungi do not contain any plasmids which could be used for the introduction of foreign genes and for phenotype selection. However, it is possible to transform filamentous fungi with foreign plasmids containing a selectable marker gene. All vectors previously described for filamentous fungi do not replicate autonomously, as is the case with yeasts, but are integrated into the fungal chromosome. This happens only with a very low frequency. On the other hand, it is advantageous that the integrative transformation makes the transformants mitotically very stable, even under non-selective conditions. The stable integration of more than one hundred copies has been reported. The first described vector for filamentous fungi contained as selectable marker the qa-2 gene of Neurospora crassa. This gene encodes the enzyme catabolic dehydroquinase and can be used as a functional complication of N. crassa aro mutants (Case, ME, Schweizer, M., Kushner, SR, and Giles, NH [1979], Proc. Natl. Acad USA 76,5259-5263). Aro mutants can not grow on minimal medium without an aromatic amino acid supplement. Transformation of N.crassa by the qa-2 vector was accomplished by integration of a single copy of the plasmid into the chromosome. The integrated qa-2 gene was still bound to the bacterial plasmid sequences in 30% of the stable Aro "4ntegranten (Case, ME, [1982] in Genetic Engineering of Microorganism for Chemicals [genetic engineering of microorganisms for chemicals] [Hollander, Α., DeMoss, D., Kaplan, S., Konisky, J., Savage, D., and Wolfe, RS, eds.), Pp. 87-100, plenum.) This observation coalesced the cotransformation of nonselective DNA sequences Selective to feasible tasks In Aspergillus nidulans, which has a sexual cycle suitable for classical genetic manipulation, both negative and positive selection systems have been identified, using heterologous DNA from N. crassa or homologous DNA, the functional complementation of A. nidulans pyrG mutants obtained by transformation with plasmids containing the pyrG gene (Bailance et al., BBRC 112,284 [1983]; Tilburn et al., Gene 26,205,1983)
anderen Systemen wurden Mutationen am trpC- oder argB-Lokus durch Transformation mit den geeigneten Plasmiden funktionell komplementiert. (Yelton, u.a., PNAS81,1470,1984; Yelton et Timberlake, J. Cell Biochem. Suppl. 9C 173,1985; Johnstone u.a., EMBOJ. 4,1307,1983)In other systems, mutations were functionally complemented at the trpC or argB locus by transformation with the appropriate plasmids. (Yelton, et al., PNAS 81, 1470, 1984; Yelton et Timberlake, J. Cell Biochem., Suppl., 9C, 173, 1985; Johnstone et al., EMBOJ., 4, 1307, 1983).
Ein dominantes positives Selektionssystem wurde auch unter Verwendung des amdS-Gens entwickelt, das aus A. nidulans isoliert wurde und es ermöglicht, daß damit transformierte A.niger auf Azetamid als der einzigen Stickstoffquelle wachsen (Tilburn u.a., Gene26.205,1983; Wernars u.a., Curr. Genet. 9,361,1985; Kelly, J.M.,u.a., EMBOJ. 4,475,1985).A dominant positive selection system has also been developed using the amdS gene isolated from A. nidulans and allowing A.niger transformed with it to grow on acetamide as the sole nitrogen source (Tilburn et al., Gene 26: 205, 1983; Wernars et al , Curr. Genet., 9,361, 1985; Kelly, JM, et al., EMBOJ, 4,475, 1985).
Im Vergleich zu N. crassa oder A. nidulans ist A. niger der bei weitem wichtigere Organismus. Er wird verbreitet bei der industriellen Produktion von Enzymen eingesetzt, z. B. zum Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie. A. niger unterscheidet sich von A. nidulans dahingehend in seiner sekretorischen Kapazität, daß es eine Vielfalt von hydrolytischen Enzymen sekretiert, z. B.In comparison to N. crassa or A. nidulans A. niger is by far the more important organism. It is widely used in the industrial production of enzymes, e.g. B. for use in the food industry. A. niger differs from A. nidulans in its secretory capacity in that it secretes a variety of hydrolytic enzymes, e.g. B.
Glukoamylase, a-Amylase, Pektinase, Zellulase, ß-Glukanase, ß-Galaktosidase, Naringinase, Pentosanase, Säureprotease und Lignase, wobei der Glukoamylase- und Pektinasekomplex die wichtigsten sind.Glucoamylase, α-amylase, pectinase, cellulase, β-glucanase, β-galactosidase, naringinase, pentosanase, acid protease and lignase, with the glucoamylase and pectinase complexes being the most important.
A. niger hat keinen bekannten Sexualzyklus. Mutationen können daher nicht über meiotische Rekombinationen eingeführt werden. Ourch klassische Mutations- und Selektionsverfahren sind jedoch umfassende Stammverbesserungen in der Sekretion von hydrolytischen Enzymen erreicht worden.A. niger has no known sexual cycle. Therefore, mutations can not be introduced via meiotic recombination. However, by classical mutation and selection methods, extensive strain improvements have been achieved in the secretion of hydrolytic enzymes.
Von den Genen der A.niger-Enzyme wurden nur die von Glukoamylase (Boel u.a., EMBO J. 3,1581,1984) und Alkohol und Aldehyddehydrogenase (WO 86/06097) zusammen mit ihren Promotor- und Signalsequenzen charakterisiert und bei Transformationsexperimenten mit A. nidulans bzw. A. niger eingesetzt. Als Selektionsmarker für A.niger wurden das heterogene amds-Gen (Kelly und Hynes, EMBO J. 4,475,1985) und das argB-Gen (Buxton u.a., Gene 37,207,1985; EP 184438; WO 86/ 06097), die beide von A. nidulans gewonnen wurden, verwendet.Of the genes of the A. niger enzymes, only those of glucoamylase (Boel et al., EMBO J. 3,1581,1984) and alcohol and aldehyde dehydrogenase (WO 86/06097) were characterized together with their promoter and signal sequences and in transformation experiments with A nidulans and A. niger respectively. Selection markers for A. niger were the heterogeneous amds gene (Kelly and Hynes, EMBO J. 4,475,1985) and the argB gene (Buxton et al., Gene 37,207,1985, EP 184438, WO 86/06097), both of A. nidulans were used.
A. niger ist der wichtigste Organismus für die industrielle Produktion von pektinabbauenden Enzymen. Pektine sind Polygalakturonide mit hohem Molekulargewicht (20000 bis 40000D), die aus a-1,4-glykosidisch gebundenen D-Galakturonsäurepolymeren bestehen und in der Natur als Bestandteile von höheren Pflanzenzellen vorkommen, wo sie an Zellulosemoleküle gebunden werden und wo sie vor allem in der Primärzellenwand und der mittleren Lamelle vorkommen. Zu den reichsten Pektinquellen gehören Zitronen- und Orangenschale, die etwa 30% dieses Polysaccharids enthalten. Pektinenzyme bauen das Kohlehydratpolymersubstrat entweder durch Hydrolyse der a-1,4-Glykosidbindung (Polygalakturonase) oder durch Transelimination des a-4,5-ungesättigten galakturonischen Restes des Pektinmoleküls (unterschiedliche Pektinlyasen) ab. Der Systemname von Pektinlyase ist Pektintranseliminase (EC 4.2.2.10).A. niger is the most important organism for the industrial production of pectin-degrading enzymes. Pectins are high molecular weight (20,000 to 40,000D) polygalacturonides comprised of α-1,4-glycosidically linked D-galacturonic acid polymers which are naturally occurring as constituents of higher plant cells, where they are attached to cellulose molecules and where they are predominantly present in the cellulosic molecule Primary cell wall and the middle lamella occur. The richest pectin sources include lemon and orange peel containing about 30% of this polysaccharide. Pectin enzymes degrade the carbohydrate polymer substrate either by hydrolysis of the α-1,4-glycoside bond (polygalacturonase) or by transelimination of the α-4,5-unsaturated galacturonic residue of the pectin molecule (different pectin lyases). The system name of pectin lyase is pectin transeliminase (EC 4.2.2.10).
In A. niger werden die Proteine des Pektinkomplexes nicht konstitutiv expressiert. Unter induzierenden Bedingungen expressiertIn A. niger, the proteins of the pectin complex are not constitutively expressed. Expressed under inducing conditions
A. niger bei Verwendung von Pektin oder dessen Abbauprodukten die oben genannten Enzyme, einschließlich PLI, wenn andere Kohlenstoffquellen, wie Gl ukose oder Sukrose, begrenzend sind. Bei Oberflächenkulturen besteht für Pektinenzyme die Tendenz, der äußeren Zellwand zugeordnet zu bleiben. Eine Zunahme der Pektin- und der Ca2+-Konzentration im Medium führt zur vollständigen Sekretion.A. niger when using pectin or its degradation products, the above enzymes, including PLI, when other carbon sources, such as glucose or sucrose are limiting. In surface cultures, pectin enzymes tend to be associated with the outer cell wall. An increase in the pectin and Ca 2+ concentration in the medium leads to complete secretion.
Pektinasen, beispielsweise PLI, werden von der Nahrungsmittelindustrie vor allem zum Klären von Fruchtsäften eingesetzt.Pectinases, such as PLI, are used by the food industry primarily for clarifying fruit juices.
Aus A.niger wurden zwei verschiedene Pektinlyasen, PLI und PLII, gereinigt und teilweise von F.E. A. Van Houndenhoven (22) charakterisiert. PLI enthält vier Mannosereste, während PLII jeweils zwei Mannose- und Glukosereste enthält. Die Enzyme haben unterschiedliche Molekulargewichte (PLI: 37,5 kD, PLII: 36 kD). Die Aminosäurefolge von PLI wurde bestimmt und in EP 88101 397.3 offengelegt. Diese Erfindung basierte auf einer partiellen Strukturbestimmung von Pektinlyase I (PLI), was die Synthese von DNA-Sonden mit einer Codierung für relevante Teile des Proteins ermöglichte. Mit Hilfe der DNA-Sonden war es möglich, auf DNA-Codierung für PLI zu screenen und diese, eventuell zusammen mit deren Vor- und Nachfolgen, aus einer Genbibliothek von A. niger zu isolieren.A.niger purified two different pectin lyases, PLI and PLII, and partially purified from F.E. A. Van Houndenhoven (22). PLI contains four mannose residues, while PLII contains two mannose and glucose residues. The enzymes have different molecular weights (PLI: 37.5 kD, PLII: 36 kD). The amino acid sequence of PLI was determined and disclosed in EP 88101 397.3. This invention was based on a partial structure determination of pectin lyase I (PLI), which enabled the synthesis of DNA probes encoding relevant parts of the protein. With the help of the DNA probes, it was possible to screen for DNA coding for PLI and isolate it, possibly together with its precursors and sequences, from a gene library of A. niger.
Durch Hybridisieren von Teilen des PLI-Gens auf eine genomische Bibliothek von A. niger konnten weitere PL-Gene entdeckt werden, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Das PLI-Strukturgen mit dem N-Endflankierungsbereich, das vonBy hybridizing parts of the PLI gene to an A. niger genomic library, further PL genes could be discovered that are the subject of the present invention. The PLI structural gene with the N-end flanking region generated by
A. niger N 756 gewonnen wurde, ist am N-Ende mit dem PLD-Gen identisch, das von A.niger N400 gewonnen wurde. Demzufolge ist letztgenanntes nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende PLA scheint Teil des früher gereinigten PL-Gemisches mit der Bezeichnung PLII zu sein.A. niger N 756 is identical at the N-terminus with the PLD gene obtained from A. niger N400. Accordingly, the latter is not part of the present invention. The present PLA appears to be part of the previously purified PL mix called PLII.
Nachstehend wird PLI auch als PLD bezeichnet, und das PLI-Strukturgen hat die Bezeichnung pel D.Hereinafter, PLI is also referred to as PLD, and the PLI structural gene has the name pel D.
Ziele der ErfindungObjectives of the invention
Ziel der Erfindung sind rekombinante DNA-Moleküle, die aus DNA-Folgen bestehen, welche neuartige Pektinlyaseexpressionssysteme und deren Derivate codieren, wie die Strukturgene dieser Pektinlyasen und entsprechende regulatorische Sequenzen, z.B. Promotor·, Signal- und Terminatorsequenzen, und Hybridvektoren, die aus entsprechenden DNA bestehen, einschließlich Hybridvektoren mit einer DNA-Codierung für homologe oder heterologe Polypeptide, Wirte, vor allem Fadenpilze, z. B. Aspergillus-Wirte, welche durch diese Vektoren transformiert wurden, Methoden zur Herstellung dieser rekombinanten DNA-Moleküle und dieser Wirte und der Einsatz der rekombinanten DNA-Moleküle für die Herstellung von neuen Expressionssystemen. Ein weiteres Ziel ist die Herstellung von Polypeptiden mittels dieser DNA und dieser Wirte. Die neuartigen Pektinlyaseexpressionssysteme bestehen aus DNA-Folgen mit der Codierung für die Promotoren, die Signalsequenzen, die Strukturgene und die Terminatoren dieser neuartigen Pektinlyasegene. Die neuartigen Pektinlyasen werden als PLA, PLB, PLC, PLE und PLF bezeichnet.The aim of the invention are recombinant DNA molecules consisting of DNA sequences encoding novel pectin lyase expression systems and their derivatives, such as the structural genes of these pectin lyases and corresponding regulatory sequences, e.g. Promoter, signal and terminator sequences, and hybrid vectors consisting of corresponding DNA, including hybrid vectors having a DNA coding for homologous or heterologous polypeptides, hosts, especially filamentous fungi, e.g. Aspergillus hosts that have been transformed by these vectors, methods for making these recombinant DNA molecules and these hosts, and the use of the recombinant DNA molecules for the production of new expression systems. Another object is the production of polypeptides by means of this DNA and these hosts. The novel pectin lyase expression systems consist of DNA sequences encoding the promoters, the signal sequences, the structural genes and the terminators of these novel pectin lyase genes. The novel pectin lyases are referred to as PLA, PLB, PLC, PLE and PLF.
Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Hybridvektoren zu konstruieren, die aus DNA-Folgen mit der Codierung für die Promotoren von PLA, PLB, PLC, PLE und PLF bestehen, wahlweise f ü r die Signalsequenzen dieser Proteine und wahlweise für deren Terminatoren. Diese Hybridvektoren werden für die Einbeziehung von Genen mit der Codierung für bestimmte Proteine und für die Transformation von Fadenpilzen, wie Aspergillus, Penicillium und Cephalosporium verwendet. Die Kotransf ormation von A. niger mit zwei verschiedenen Plasmiden kann durchgeführt werden, wobei eines der Plasmide aus der Gruppe der neuartigen Hybridvektoren der Erfindung ausgewählt wird und das andere ein speziell konstruiertes Selektionsplasmid ist, das in Verbindung mit einem mutierten Stamm eines Fadenpilzes wirksam wird.In particular, it is an object of the present invention to construct hybrid vectors consisting of DNA sequences encoding the promoters of PLA, PLB, PLC, PLE and PLF, optionally for the signal sequences of these proteins and optionally for their terminators. These hybrid vectors are used for the inclusion of genes encoding certain proteins and for the transformation of filamentous fungi such as Aspergillus, Penicillium and Cephalosporium. The co-transfusion of A. niger with two different plasmids can be carried out with one of the plasmids selected from the group of novel hybrid vectors of the invention and the other being a specially designed selection plasmid which becomes active in conjunction with a mutant strain of a filamentous fungus.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Überproduktion dieser neuartigen Pektinlyasen in den Aspergillus-Spezies und die Produktion von einzelnen PL, die durch andere PL unkontaminiert sind, oder von deren festgelegten künstlichen Gemischen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Produktion jedes Proteins, dessen Strukturgen bei Vorhandensein oder unter Kontrolle der vorliegenden rekombinanten PL-DNA expressiert werden kann. Die verschiedenen Ziele der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich.The present invention also relates to the overproduction of these novel pectin lyases in the Aspergillus species and the production of individual PL uncontaminated by other PLs or their specified synthetic mixtures. In addition, the present invention relates to the production of any protein whose structural gene can be expressed in the presence or under the control of the present recombinant PL DNA. The various objects of the invention will be apparent from the following detailed description of the invention.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die rekombinanten DNA-MoleküleThe recombinant DNA molecules
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein rekombinantes DNA-Molekül, das aus einer DNA-Folge mit der Codierung für die Expressionssysteme der Pektinlyasen PLA, PLB, PLC, PLE oder PLF oder deren Derivate besteht.In particular, the present invention relates to a recombinant DNA molecule consisting of a DNA sequence encoding the expression systems of the pectin lyases PLA, PLB, PLC, PLE or PLF or their derivatives.
Unter dem Begriff „Expressionssystem" versteht man eine DNA-Folge, die in der Lage ist, ein Polypeptid zu expressieren, und aus dem Promotor, der Signalsequenz, dem Strukturgen und dem Terminator besteht.By the term "expression system" is meant a DNA sequence capable of expressing a polypeptide consisting of the promoter, the signal sequence, the structural gene and the terminator.
Wird der Begriff „Derivat" in Verbindung mit den neuartigen DNA-Folgen verwendet, soll er größere Derivate oder Ableitungen mit Flankierungssequenzen, Fragmente der genannten DNA-Folge, Mutanten, vor allem natürlich vorkommende Mutanten, und DNA-Folgen einschließen, die entsprechend dem genetischen Code degeneriert sind.When the term "derivative" is used in conjunction with the novel DNA sequences, it is intended to include larger derivatives or derivatives with flanking sequences, fragments of said DNA sequence, mutants, especially naturally occurring mutants, and DNA sequences that correspond to the genetic Code are degenerate.
Größere Derivate der neuartigen rekombinanten DNA-Moleküle sind die, welche aus dem A. niger-Genom herausgeschnitten werden können und aus den DNA-Folgen bestehen, die in den Abbildungen 1 bis 3,5 und 6 gezeigt werden, wie sie beispielsweise in einer genomischen Bibliothek von A.niger N 400 gefunden werden, gewonnen durch Fragmentierung der Nukleinsäuren, Behandlung der Fragmente mit einem geeigneten Restriktionsenzym, z.B. EcoRI, BamHI oder Hindill, Ligierung in einen geeigneten Vektor, z.B. das Lambda-Phag und Plasmid pBR322, Klonieren, z. B. in E.coli, und erneutes Schneiden mit dem gleichen Restriktionsenzym. Solche Derivate sind z. B. die Inserte der Plasmide pGW820, pGW830, pGW840, pGW850, pGW860 und pGW880, die in den Abbildungen 1,2,3,4,5 und 6 gezeigt werden.Larger derivatives of the novel recombinant DNA molecules are those which can be excised from the A. niger genome and consist of the DNA sequences shown in Figures 1 to 3.5 and 6, such as in a genomic Library of A.niger N 400 can be found, obtained by fragmentation of the nucleic acids, treatment of the fragments with a suitable restriction enzyme, eg EcoRI, BamHI or HindIII, ligation into a suitable vector, e.g. the lambda phage and plasmid pBR322, cloning, e.g. B. in E. coli, and re-cutting with the same restriction enzyme. Such derivatives are z. For example, the inserts of plasmids pGW820, pGW830, pGW840, pGW850, pGW860 and pGW880 shown in Figures 1,2,3,4,5 and 6 are shown.
Fragmente der DNA-Folge mit der Formel I (Abb. 9) sind die, welche sich zwischen zwei Restriktionsstellen dieser Plasmide befinden und Promotor-, Signal-, Struktur- oder Terminatorfunktionen beibehalten.Fragments of the DNA sequence of Formula I (Figure 9) are those located between two restriction sites of these plasmids and retain promoter, signaling, structural or terminator functions.
Bevorzugte Fragmente sind die, welche die Promotorsequenz, die Signalfrequenz, das Strukturgen eines neuartigen PL oder die Terminatorsequenz oder jede Kombination dieser Elemente enthalten.Preferred fragments are those containing the promoter sequence, the signal frequency, the structural gene of a novel PL or the terminator sequence or any combination of these elements.
Die Fragmente der DNA-Folge können Linker enthalten, die eine erfolgreiche Bindung an andere DNA-Moleküle ermöglichen.The fragments of the DNA sequence may contain linkers that allow successful binding to other DNA molecules.
Die PL-Promotorfolge ist im DNA-Bereich vor dem Strukturgen enthalten und besteht aus bis zu 2000, vorzugsweise bis zu etwa 1000 bis 1400 Nukleotiden. In pGW820 befindet sich der Promotor auf der Sequenz zwischen Sail (1240) und Pstl (2420) als Restriktionsstellen. Für die Promotorsequenz sind die TATAA-Boxen als die RNA-Polymeraseerkennungsstellen wichtig. Auf PeIA befindet sich die TATAA-Box an der Position 1221 (Abb. 10), auf pelB in Position 951 (Abb.! 1) und auf pelCbei Position 1261 (Abb. 12). Die kurzen Promotoren etwa von den TATAA-Boxen bis zum Beginn der Signalsequenzen sind für die nichtinduzierte Expression der Polypeptide von besonderem Interesse. Wenn eine pektininduzierte Expression erforderlich ist, sind die Sequenzen oberhalb der TATAA-Boxen für die Regulierung der Stärke des Promotors erforderlich. Diesen Fragmenten können geeignete Linker angefügt werden.The PL promoter sequence is present in the DNA region in front of the structural gene and consists of up to 2000, preferably up to about 1000 to 1400 nucleotides. In pGW820, the promoter is located on the sequence between Sail (1240) and PstI (2420) as restriction sites. For the promoter sequence, the TATAA boxes are important as the RNA polymerase recognition sites. On PeIA, the TATAA box is located at position 1221 (Fig. 10), at pelB at position 951 (Fig. 1) and at pelC at position 1261 (Fig. 12). The short promoters from, for example, the TATAA boxes to the beginning of the signal sequences are of particular interest for uninduced expression of the polypeptides. If pectin-induced expression is required, the sequences above the TATAA boxes are required for the regulation of the promoter's strength. Suitable fragments can be added to these fragments.
Der Promotor des PLI von A. nlger ist induzierbar, d. h., die Expression des diesem angefügten Strukturgens, z. B. das Strukturgen mit der Codierung für ein PL oder ein Fremdgen, wird durch den Zusatz von Pektin oder Pektinabbauprodukten zum Medium induziert. Fehlt Pektin und ist ausreichend Glukose vorhanden, wird der Promotor nicht wirksam. Fehlen die oberhalb gelegenen regulatorischen Sequenzen, wird der Promotor konstitutiv.The promoter of the PLI of A. nlger is inducible, i. h., the expression of the structural gene attached thereto, z. For example, the structural gene coding for a PL or foreign gene is induced by the addition of pectin or pectin degradation products to the medium. If pectin is lacking and there is sufficient glucose, the promoter will not be effective. If the upstream regulatory sequences are absent, the promoter becomes constitutive.
Die DNA-Codierung für die Signalsequenz erstreckt sich zwischen dem Ende des Promotors und dem Beginn der Sequenzmit der Codierung für das reife Protein. Bei PLA und PLB enthält die Signalsequenz etwa 20 Aminosäuren, bei pelC sind es etwa 18 Aminosäuren. Der entsprechende Codierungsbereich erstreckt sich bei pelA vom ATG-Codon in der Position 1361 bis hinunter zur Pstl-Schneidestelle in der Position 1420, bei pelB von der Position 1134 bis wenigstens zur Position 1191 und bei pelC von der Position 1368 bis zur Position 1422.The DNA coding for the signal sequence extends between the end of the promoter and the beginning of the sequence coding for the mature protein. In PLA and PLB the signal sequence contains about 20 amino acids, in pelC it is about 18 amino acids. The corresponding coding region at pelA extends from the ATG codon at position 1361 down to the PstI cut location at position 1420, at pelB from position 1134 to at least position 1191 and at pelC from position 1368 to position 1422.
Wie aus den Formeln I, Il und III hervorgeht, enthalten die Strukturgene von PLA, PLB und PLC mehrere Introns. Die Strukturgene können auch geeignete Linker enthalten.As can be seen from formulas I, II and III, the structural genes of PLA, PLB and PLC contain several introns. The structural genes may also contain suitable linkers.
Die Terminatoren beginnen mit den Stoppcodons, z.B. TAA, und können bis zu einer der Restriktionsstellen innerhalb dieser Sequenzen reichen. Das Terminatorfragment enthält wenigstens 300bρ und kann geeignete Linker enthalten.The terminators begin with the stop codons, e.g. TAA, and may extend to one of the restriction sites within these sequences. The terminator fragment contains at least 300bρ and may contain suitable linkers.
Geeignete Linker für die obigen Fragmente haben eine DNA-Folge, die in die Restriktionsstelle der DNA paßt, an die das Fragmem gebunden ist. Sie können eine festgelegte Restriktionsstelle enthalten.Suitable linkers for the above fragments have a DNA sequence that fits into the restriction site of the DNA to which the fragment is bound. They may contain a fixed restriction site.
Fragmente der DNA-Folge der Erfindung sind auch die, welche aus kleineren Fragmenten zusammengesetzt sind, z. B. solche, die den Promotor, den Promotor und die Signal- oder Struktursequenz, das Signal und die Struktursequenz oder das Strukturgen ohne die Introns und ähnliche, enthalten.Fragments of the DNA sequence of the invention are also those composed of smaller fragments, e.g. For example, those containing the promoter, the promoter and the signal or structural sequence, the signal and the structural sequence or the structural gene without the introns and the like.
Mutanten der DNA-Folge der Erfindung sind z.B. natürlich vorkommende Mutanten. Die Erfindung beinhaltet auch natürliche oder synthetische Mutanten der Signalsequenz mit einem ähnlichen oder identischen Hydrophobizitätsprofil, z. B., wenn Codons für die polaren Aminosäuren Lysin (K8+), Tyrosin (Y*") und Arginin (R6+) ausgetauscht werden durch Codons für andere Aminosäuren mit ähnlichen Ladungen und die hydrophoben Aminosäuren Alanin (A), Leuzin (L) und Threonin (T) ersetzt werden durch Codons für andere hydrophobe Aminosäuren. Beispielsweise kann das Codon für das positiv geladene Lysin durch einen Codon für Arginin ersetzt werden und umgekehrt, das Codon für das negativ geladene Tyrosin durch ein Codon für Glutamat oder Aspartat und/oder das Codon für das nichtpolare, hydrophobe Alanin durch eines der Codons für Threonin, Prolin, Valin, Isoleuzin, Leuzin, Methionin oder Phenylalanin und ähnliches. Andere Mutationen sind „schweigende Mutationen", bei denen ein oder wenige Nukleotide, z. B. bis zu etwa 30, durch ein oder mehrere andere Nukleotide ersetzt werden, wodurch die neuen Codons die Codierung für dieselbe(n) Aminosäure(n) aufweisen.Mutants of the DNA sequence of the invention are, for example, naturally occurring mutants. The invention also includes natural or synthetic mutants of the signal sequence having a similar or identical hydrophobicity profile, e.g. For example, when codons for the polar amino acids lysine (K 8+ ), tyrosine (Y * ") and arginine (R 6+ ) are exchanged by codons for other amino acids with similar charges and the hydrophobic amino acids alanine (A), leucine ( For example, the codon for the positively charged lysine may be replaced by a codon for arginine, and vice versa, the codon for the negatively charged tyrosine may be replaced by a codon for glutamate or aspartate and or the codon for the non-polar, hydrophobic alanine by one of the codons for threonine, proline, valine, isoleucine, leucine, methionine or phenylalanine, etc. Other mutations are "silent mutations" in which one or a few nucleotides, e.g. Up to about 30, by one or more other nucleotides, whereby the new codons have the coding for the same amino acid (s).
DNA-Folgen der Erfindung, die abgebaut werden, sind wie die schweigenden Mutationen solche, die innerhalb der Bedeutung des genetischen Codes dahingehend abgebaut werden, daß eine unbegrenzte Zahl von Nukleotiden durch andere Nukleotide ersetzt wird, ohne die Aminosäurenfolge zu verändern, für die sie codieren. Solche degenerierten DNA-Folgen können auf Grund ihrer unterschiedlichen Restriktionsstellen von Nutzen sein.DNA sequences of the invention that are degraded, like the silent mutations, are those that are degraded within the meaning of the genetic code such that an infinite number of nucleotides are replaced by other nucleotides without altering the amino acid sequence for which they code , Such degenerate DNA sequences may be useful because of their different restriction sites.
Rekombinante DNA-Moleküle, die eine DNA-Folge der Erfindung oder deren Derivat enthalten, sind vor allem rekombinante Vektoren, auch als Hybridvektoren bezeichnet, welche diese DNA-Folgen als Inserts enthalten. Sie können zum Klonieren in Wirten, wie Bakterien, Pilzen oder tierischen Zellen, verwendet werden. Solche Hybridvektoren werden von jedem Vektor abgeleitet, der auf dem Gebiet der Gentechnik eingesetzt wird, beispielsweise von Phagen, Cosmiden, Plasmiden oder Chromosomal-DNA, wie die Derivate von Phag λ, ζ. B. NM 989, oder von Phag M13, z. B. M 13mp8-Phag-DNA (Ut. 15), linearisiert durch BamHI-Verdauung, bakterielle Plasmide, z.B. pBR322, pUN 121, pUC 18, oder Hefeplasmide, z. B. Hefe-2u-Plasmid, oder auch Chromosomal-DNA, abgeleitet z.B. von Aspergillus, z.B. A.niger, z.B. die durch EP 184438 offengelegten, oder defekte Phage oder defekte Plasmide bei Vorhandensein eines Helferphags oder eines Helferplasmids, welche die Replikation dieser defekten Phage oder Plasmide ermöglichen, z. B. M13(+)KS-Vektor bei Vorhandensein von z. B. dem Helferphag M13 K07. Ein Hybridvektor nach der Erfindung enthält, neben den DNA-Folgen nach der Erfindung oder deren Derivat, eine Replikationsstelle und wahlweise, in Abhängigkeit vom Typ des DNA-Derivats, eine Expressionssteuerungssequenz, wie eine Erweiterungssequenz, oberhalb der Aktivierungsstelle, eine Promotor- und Signalsequenz und/oder ein Strukturgen, das sich von dem unterscheidet, das in A.niger-abgeleiteten Sequenzen vorhanden ist. Eine solche Erweiterungssequenz kann von der extrachromosomalen ribosomalen DNA von Physarum polycephalum (PCT/EP 8500278) abgeleitet sein, oder es kann die Flußaufwärts-Aktivierungsstelle des Säurephosphatase-PH05-Gens (EP Appl. Nr.86111820.6) oder das PH 05, trp PH 05-G APDH-Hybrid (EP Appl. Nr.86111820.6) oder der ähnliche Promotor sein.Recombinant DNA molecules containing a DNA sequence of the invention or its derivative are, above all, recombinant vectors, also referred to as hybrid vectors, which contain these DNA sequences as inserts. They can be used for cloning in hosts such as bacteria, fungi or animal cells. Such hybrid vectors are derived from any vector used in the field of genetic engineering, such as phages, cosmids, plasmids or chromosomal DNA, such as the derivatives of phage λ, ζ. NM 989, or Phag M13, e.g. B. M 13mp8 phage DNA (Ut 15) linearized by BamHI digestion, bacterial plasmids, e.g. pBR322, pUN 121, pUC 18, or yeast plasmids, e.g. Yeast 2u plasmid, or chromosomal DNA derived e.g. of Aspergillus, e.g. A.niger, e.g. the phage disclosed by EP 184438 or defective plasmids or defective plasmids in the presence of a helper phage or a helper plasmid, which allow the replication of these defective phage or plasmids, z. B. M13 (+) KS vector in the presence of z. B. the helper phage M13 K07. A hybrid vector according to the invention contains, in addition to the DNA sequences according to the invention or its derivative, a replication site and optionally, depending on the type of DNA derivative, an expression control sequence, such as an extension sequence, above the activation site, a promoter and signal sequence and / or a structural gene other than that present in A. niger-derived sequences. Such an extension sequence may be derived from the extra chromosomal ribosomal DNA of Physarum polycephalum (PCT / EP 8500278), or it may be the upstream activating site of the acid phosphatase PH05 gene (EP Appl. No. 86111820.6) or PH 05, trp PH 05 -G APDH hybrid (EP Appl. No. 86111820.6) or the similar promoter.
Strukturgene, die mit den vorliegenden Promotor-, Signal- und/oder Terminatorsequenzen ligiert sind, sind neben denen mit der Codierung für die Pektiniyasen PIA Pl-B, PiC, PLE und PLF mit oder ohne inirons auch andere homologe Pektiniyasegene, г. В. das PLD- (oder PLI-) Gen, oder andere Aspergillus-Gene und heterologe Strukturgene, die von genomischer DNA oder von aDNA abgeleitet wurden, die über die mRNA-Route hergestellt oder chemisch synthetisiert werden können, mit einer Codierung für eine breite Vielzahl von nützlichen Peptiden, einschließlich glykosylierten Polypeptiden, vor allem von höherem eukaryotischen, besonders Säugetier-, wie tierischem oder speziell menschlichem, Ursprung, wie Enzymen, die beispielsweise für die Produktion von Nahrungsmitteln und für die Durchführung von enzymatischen Reaktionen in Chemie eingesetzt werden können, oder Polypeptide, die nützlich und wertvoll für die Behandlung von Krankheiten bei Mensch und Tier oder für deren Verhinderung sind, beispielsweise Hormone, Polypeptide mit immunmodulatorischen, antiviralen und Antitumoreigenschaften, Antikörper, Virenantigene, Vakzine, Gerinnungsreaktoren, Nahrungsmittel und ähnliche.Structural genes ligated to the present promoter, signal and / or terminator sequences are, in addition to those encoding pectinase PIA Pl-B, PiC, PLE and PLF with or without inirons, other homologous pectinase genes, г. В. the PLD (or PLI) gene, or other Aspergillus genes and heterologous structural genes derived from genomic DNA or from aDNA that can be produced via the mRNA route or chemically synthesized, with coding for a wide variety of useful peptides, including glycosylated polypeptides, especially of higher eukaryotic, especially mammalian, such as animal or especially human, origin, such as enzymes that can be used, for example, for the production of food and for carrying out enzymatic reactions in chemistry, or polypeptides which are useful and valuable for the treatment of or prevention of disease in humans and animals, for example, hormones, polypeptides having immunomodulatory, antiviral and antitumor properties, antibodies, viral antigens, vaccines, coagulation reactors, foods and the like.
Beispiele für solche heterologe Strukturgene sind z. B. die mit der Codierung für Hormone wie Sekretin, Thymosin, Relaxin, Calcitonin, luteinisierende Hormone, Parathyroidhormon, Adrenokortikotropin, melanozytstimulierendes Hormon, ß-Liptropin, Urogastron oder Insulin, Wachstumsfaktoren, wie epidermaler Wachstumsfaktor, insulinartiger Wachstumsfaktor (IGF), z. B. IGF-I und IGF-II, Mastzellenwachstumsfaktor, Nerven Wachstumsfaktor, gliaabgeleiteter Nervenzellenwachstumsfaktor oder transformierender Wachstumsfaktor (TGF) wie TGFß, Wachstumshormone wie Menschen- oder Rinderwachstumshormone, Interleukin wie lnterleukin-1 oder-2, menschlicher makrophagmigrationshemmender Faktor (MIF), Interferone wie menschliches α-Interferon, beispielsweise Interferon-aA, aB, aD oder aF, ß-lnterferon, γ-lnterferon oder ein Hybrid-Interferon, beispielsweise ein aA-aD- oder ein aB-aD-Hybridinterferon, vor allem das Hybridinterferon BDBB, Proteinaseinhibitoren wie arAntitrypsin, SLPI und ähnliche, Hepatitisvirusantigene, wie Hepatitis-B-Virus-Oberflächen- oder -Kernantigen oder Hepatitis-A-Virusantigen oder Hepatitis-NonA-NonB-Antigen, Plasminogenaktivatoren wie Gewebeplasminogenaktivator oder Urokinase, Tumornekrosefaktor, Somatostatin, Renin, ß-Endorphin, Immunoglobuline wie die leichten und/oder schweren Ketten von Immunoglobulin D, E oder G oder Mensch-Maus-Hybridimmunoglobuline, Immunoglobulinbindungsfaktoren wie Immunoglobulin E-Bindungsfaktor, Calzitonin, menschliches calzitoninverwandtes Peptid, Blutgerinnungsfaktoren, wie die Faktoren IX oder VIIIc, Erythropoietin, Eglin wie Eglin C, Hirudin, Desulfatorhirudin, wie Desulfatorhirudinvariante HV1, HV2 oder PA, menschliche Superoxiddismutase, Virenthymidinkinase, ß-Laktamase, Glukoseisomerase. Bevorzugte Gene sind die mit einer Codierung für ein menschliches α-Interferon oder Hybridinterferon, menschlichen Gewebeplasminogenaktivator (t-PA), Hepatitis-B-Virus-Oberflächenantigen (HBVsAG), insulinähnlichen Wachstumsfaktor I und II, Eglin C und Desulfatohirudin, z.B. Variante HV1. Bei den Hybridvektoren der vorliegenden Erfindung sind die vorliegende Promotor- und/oder Signalfolge operabel mit dem Polypeptidcodierungsbereich verbunden, um so die effektive Expression des Polypeptids zu gewährleisten.Examples of such heterologous structural genes are, for. For example, those encoding hormones such as secretin, thymosin, relaxin, calcitonin, luteinizing hormones, parathyroid hormone, adrenocorticotropin, melanocyte stimulating hormone, β-liptropin, urogastrone or insulin, growth factors such as epidermal growth factor, insulin-like growth factor (IGF), e.g. IGF-I and IGF-II, mast cell growth factor, nerve growth factor, glial derived nerve cell growth factor or transforming growth factor (TGF) such as TGFβ, growth hormones such as human or bovine growth hormone, interleukin such as interleukin-1 or-2, human macrophage migration inhibitory factor (MIF), interferons such as human α-interferon, for example interferon-aA, aB, aD or aF, β-interferon, γ-interferon or a hybrid interferon, for example an aA-aD or aB-aD hybrid interferon, especially the hybrid interferon BDBB, proteinase inhibitors, such as a r antitrypsin, SLPI and the like, hepatitis virus antigens, such as hepatitis B virus surface or -Kernantigen or hepatitis A virus antigen, or hepatitis nonA-NonB antigen, plasminogen activators such as tissue plasminogen activator or urokinase, tumor necrosis factor, somatostatin, renin , β-endorphin, immunoglobulins such as the light and / or heavy chains of immunoglobulin D, E or G or human Mouse hybrid immunoglobulins, immunoglobulin binding factors such as immunoglobulin E binding factor, calcitonin, human calzitonin related peptide, blood coagulation factors such as Factors IX or VIIIc, erythropoietin, eglin such as eglin C, hirudin, desulfatorhirudin such as desulfatorhirudin variant HV1, HV2 or PA, human superoxide dismutase, virenthymidine kinase , β-lactamase, glucose isomerase. Preferred genes are those coding for a human alpha interferon or hybrid interferon, human tissue plasminogen activator (t-PA), hepatitis B virus surface antigen (HBVsAG), insulin-like growth factor I and II, eglin C and desulphatohirudin, eg variant HV1. In the hybrid vectors of the present invention, the present promoter and / or signal sequence are operably linked to the polypeptide coding region so as to ensure effective expression of the polypeptide.
Die DNA-Moleküle nach der vorliegenden Erfindung können in Abhängigkeit von dem Wirt, der transformiert, selektiert und kloniert werden soll, selektive Marker enthalten. Es kann jedes Marker-Gen verwendet werden, welches die Auswahl von Transformanten auf Grund der phänotypen Expression des Markers erleichtert. Geeignete Marker sind vor allem solche, die eine antibiotische Resistenz expressieren, z. B. gegen Tetrazyklin oder Ampizillin oder, bei auxotrophen Hefemutanten, Gene, die Wirtsläsionen komplementieren. Entsprechende Gene übermitteln beispielsweise Resistenz gegenüber dem Antibiotikum Zykloheximid oder vermitteln Prototrophie in einem auxotrophen Hefemutanten, beispielsweise die Gene ura3, Ieu2, his3 oder trpi. Möglich ist es auch, als Marker Strukturgene einzusetzen, die mit einem autonom replizierenden Segment assoziiert sind, vorausgesetzt, daß der zu transformierende Wirt für das Produkt, das durch den Marker expressiert wird, auxotroph ist. Von besonderer Bedeutung sind Markergene, welche A. niger-Wirtsläsionen komplentieren, sie das argB-Gen mit der Codierung für Ornithinkarbomoyltransferase, z. B. abgeleitet von A. niger oder A. nidulans (EP 184438), oder A. nidulans-DNA-Fragmente, die zum N.crassa-pyr4-Gen homolog sind (26).The DNA molecules of the present invention may contain selective markers, depending on the host to be transformed, selected and cloned. Any marker gene can be used which facilitates the selection of transformants due to the phenotypic expression of the marker. Suitable markers are, above all, those which express antibiotic resistance, eg. Against tetracycline or ampicillin, or, in auxotrophic yeast mutants, genes that complement host lesions. Corresponding genes, for example, confer resistance to the antibiotic cycloheximide or mediate prototrophy in an auxotrophic yeast mutant, for example the genes ura3, leu2, his3 or trpi. It is also possible to use as structural markers structural genes associated with an autonomously replicating segment, provided that the host to be transformed is auxotrophic for the product expressed by the marker. Of particular importance are marker genes which complement A. niger host lesions, encoding the argB gene encoding ornithine carbomoyltransferase, e.g. Derived from A. niger or A. nidulans (EP 184438) or A. nidulans DNA fragments homologous to the N.crassa pyr4 gene (26).
Bevorzugte Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung sind Hybridvektoren, bei denen das Strukturgen, insbesondere das heterologe Strukturgen, operativ an die Promotor- und Signalsequenzen der vorliegenden Erfindung gebunden ist. Ein solcher bevorzugter Hybridvektor ist z. B, pUC 19/pel;-IFN AM 119. Ein anderer bevorzugter Hybridvektor ist z. B. M13(+)KS/ pelA-IFNAM119.Preferred embodiments of the present invention are hybrid vectors in which the structural gene, in particular the heterologous structural gene, is operatively linked to the promoter and signal sequences of the present invention. Such a preferred hybrid vector is z. B, pUC 19 / pel; IFN AM 119. Another preferred hybrid vector is e.g. M13 (+) KS / pelA-IFNAM119.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung ist das Strukturgen, insbesondere das heterologe Strukturgen, operativ direkt mit den Promotorsequenzen nach der vorliegenden Erfindung verbunden. Ein solcher bevorzugter Hybridvektor ist z. B. M 13(+)KS/pelA-ss-IFN AM 119.In another preferred embodiment of the present invention, the structural gene, in particular the heterologous structural gene, is operatively linked directly to the promoter sequences of the present invention. Such a preferred hybrid vector is z. M13 (+) KS / pelA-ss-IFN AM 119.
Die DNA-Moteküte nach der Erfindung und deren Derivate, einschließlich Fragmente, können zum Screenen von DNA-Genbänken oder mRNA nach weiteren ähnlichen DNA oder mRNA genutzt werden. The DNA engine kit of the invention and its derivatives, including fragments, can be used to screen DNA gene banks or mRNA for other similar DNA or mRNA.
Verfahren für die Herstellung derrekombinanten DNA-MoleküleProcess for the preparation of the recombinant DNA molecules
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für die Herstellung eines rekombinanten DNA-Moleküls mit einer Codierung für das Expressionssystem von Pektinlyase PLA, PLB, PLC, PLE oder PLF oder dessen Derivat, welches darin besteht, einen Wirt zu züchten, der mit einem DNA-Molekül transformiert wurde, das eine DNA-Folgencodierung für das Pektinlyaseexpressionssystem oder dessen Derivat enthält, und das gewünschte rekombinante DNA-Molekül oder dessen Derivat zu isolieren oder dieses durch In-vitro-Synthese herzustellen.The invention also relates to a method for the production of a recombinant DNA molecule coding for the expression system of pectin lyase PLA, PLB, PLC, PLE or PLF or its derivative, which consists in cultivating a host linked to a DNA molecule which contains a DNA sequence coding for the pectin lyase expression system or its derivative, and to isolate the desired recombinant DNA molecule or its derivative or to produce this by in vitro synthesis.
Die Züchtung der Wirte erfolgt in einem herkömmlichen Nährmedium, das durch chemische Verbindungen, welche eine positive oder negative Selektion der Transformanten ermöglichen, ergänzt oder von diesen befreit werden kann, d. h., solchen Wirten, die das gewünschte DNA-Molekül zusammen mit einem Selektionsmarker aus den Nichttransformanten, d.h., solchen Wirten, denen das gewünschte DNA-Molekül fehlt.The breeding of the hosts is carried out in a conventional nutrient medium, which can be supplemented or freed from chemical compounds which allow a positive or negative selection of the transformants, d. that is, those hosts that lack the desired DNA molecule along with a selection marker from the non-transformants, i.e., those hosts lacking the desired DNA molecule.
Es können alle auf diesem Gebiet anwendbaren Wirte eingesetzt werden, z. B. Bakterien wie E. coli, Pilze wie Saccharomyces cerevisiae oder vor allem Fadenpilze wie Aspergillus, z. B. A. nidulans, A. oryzae, A.carbonarius, A. Awamori und vor allem A. niger. Ein bevorzugter Wirt ist A. niger An 8, ein neuartiger Mutant ohne das pyrA-Gen, wie weiter unten beschrieben wird. Die Transformation der Wirte erfolgt nach herkömmlichen Methoden.All hosts applicable in this field can be used, e.g. B. bacteria such as E. coli, fungi such as Saccharomyces cerevisiae or especially filamentous fungi such as Aspergillus, z. A preferred host is A. niger An 8, a novel mutant lacking the pyrA gene, as described below. The transformation of the hosts takes place according to conventional methods.
Die DNA-Folgecodierung für das PL-Expressionssystem erhält man aus Fadenpilzen, die ein solches System enthalten, vor allem aus deren genomischer Bibliothek, oder auch über die mRNA.The DNA sequence coding for the PL expression system is obtained from filamentous fungi containing such a system, especially from their genomic library, or also via the mRNA.
Nachfolgend wird die Herstellung der vorliegenden PL-Expressionssysteme ausführlicher beschrieben. Eine genomische Bibliothek kann hergestellt werden z. B. durch partielle Verdauung von genomischer DNA eines A. niger-Stammes, z.B. N756 oder N400, mit z.B. Sau 3Al oder Mbol und Klonierung der DNA-Fragmente mit hohem Molekulargewicht in einen geeigneten Wirtsvektor, z.B. das E.coli-Plasmid pUN121, oder einen Lambda-Vektor, z. B. EMBL4. Jeder andere A. niger-Stamm, der die gewünschten PL erzeugt, kann ebenfalls als Quelle für die genomische Bibliothek dienen, und ebenso kann jeder andere geeignete Vektor als Rezipient für die Fragmente eingesetzt werden. Um die genomische Bibliothek erfolgreich nach DNA-Folgen mit der Codierung für PL screenen zu können, wird eine hybridisierende DNA-Sonde gebraucht. Das kann eine synthetische DNA-Sonde sein, wenn die Folge des gewünschten PL bekannt ist, oder es kann ein bekanntes PL-Gen oder Teile davon können es sein. Die erste Methode wurde angewendet, um das PLI-Gen zu finden, wie das in EP 88101397.3 beschrieben wird. Die zweite Methode wurde in der vorliegenden Erfindung angewendet. Da die gesamte DNA-Folge des PLI-Gens verfügbar wurde, können nun entweder DNA-Folgen, die das gesamte Gen enthalten, oder jeder Teil davon mit wenigstens 14bp zum Screenen verwendet werden, was auch das Screenen nach mRNA mit Codierung für das PL-System einschließt.Hereinafter, the preparation of the present PL expression systems will be described in more detail. A genomic library can be prepared e.g. By partial digestion of A. niger strain genomic DNA, e.g. N756 or N400, with e.g. Sow 3Al or Mbol and cloning the high molecular weight DNA fragments into a suitable host vector, e.g. the E. coli plasmid pUN121, or a lambda vector, e.g. B. EMBL4. Any other A. niger strain that produces the desired PL can also serve as a source for the genomic library, and any other suitable vector can also be used as a recipient for the fragments. In order to successfully screen the genomic library for DNA sequences encoding the PL, a hybridizing DNA probe is needed. This may be a synthetic DNA probe if the sequence of the desired PL is known, or it may be a known PL gene or parts thereof. The first method was used to find the PLI gene, as described in EP 88101397.3. The second method was used in the present invention. Since the entire DNA sequence of the PLI gene has become available, either DNA sequences containing the entire gene, or any part thereof with at least 14 bp, can now be used for screening, as can screening for mRNA encoding the PL gene. System includes.
Für Screening-Zwecke werden die DNA-Sonden 5'-radioaktiv nach den bekannten Methoden unter Verwendung von y^P-ATP und T4-Kinase markiert. Wirtsmikroorganismen, welche die Nukleinsäuren nach der vorliegenden Erfindung tragen, als Insert, werden durch Hybridisierung mit der markierten DNA-Sonde auf Filterkopien der Genbibliothek identifiziert. Klone, die eine Hybridisierungsreaktion auf eine oder mehrere DNA-Sonden aufweisen, werden isoliert und vermehrt. Die angewendeten Hybridisierungsbedingungen können mehr oder weniger streng sein, z.B. einfach durch Wahl unterschiedlicher Temperaturen, und in Kombination mit dem Einsatz unterschiedlicher DNA-Sonden, die vom PLI- (oder PLD-) Gen abgeleitet wurden, z. B. durch Messung der verschiedenen Hybridisierungsreaktionen auf das komplette 1 ,бкЬр-ВатНІ/ Pstl-Fragment, das 649bp-BamHI/Xhol-Fragment (das N-Endfragment) und das 244 bp-Xhol/Pstl-Fragment (das C-Endfragment) von pCG 3 B11 oder pGW840 (Abb. 4), können die Klone in verschiedene Klassen auf der Grundlage ihres Grades von Homologie eingeteilt werden (Tabellen Il oder IV). Fünf λ-Vektoren (λ-PL 113, λ-PL 122, λ-PL 109, λ-PL 102 und λ-PL 116) wurden schließlich identifiziert, restriktiert und in pBR322 Subklone ihre pel-Gene hergestellt, was zu den Plasmiden pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 und pGW880 führte (Abbildungen 1 bis 3,5 und 6). Die fünf Gene dieser Klone werden als pelA, pelB, pelC, pelE bzw. pelF bezeichnet.For screening purposes the DNA probes are labeled 5'-radioactively by the known methods using y ^ P-ATP and T4 kinase. Host microorganisms carrying the nucleic acids of the present invention as an insert are identified by hybridization with the labeled DNA probe on filter copies of the gene library. Clones that hybridize to one or more DNA probes are isolated and propagated. The hybridization conditions used may be more or less strict, eg, simply by choosing different temperatures, and in combination with the use of different DNA probes derived from the PLI (or PLD) gene, e.g. Example by measuring the various hybridization reactions on the complete 1, бкЬр-ВатНІ / Pstl fragment, the 649bp BamHI / Xhol fragment (the N-end fragment) and the 244 bp Xhol / Pstl fragment (the C-terminal fragment) of pCG 3 B11 or pGW840 (Figure 4), the clones can be classified into different classes based on their degree of homology (Tables II or IV). Five λ vectors (λ-PL 113, λ-PL 122, λ-PL 109, λ-PL 102 and λ-PL 116) were finally identified, restricted and their pel genes were produced in pBR322 subclones resulting in plasmids pGW820 , pGW830, pGW850, pGW860 and pGW880 (Figures 1 to 3.5 and 6). The five genes of these clones are referred to as pelA, pelB, pelC, pelE and pelF, respectively.
Die Gene können sequenziert werden. Vollständige Sequenzen von pelA, рѳІВ und pelC werden durch die Formeln I, Il und III dargestellt (Abbildungen 10,11 und 12).The genes can be sequenced. Complete sequences of pelA, рѳІВ and pelC are represented by formulas I, II and III (Figures 10, 11 and 12).
Eine rechnergestützte Suche nach Konsensus-Sequenzen von Exon/Intron-Spleißverbindungsstellen sowie nach Intron-Innensequenzen (Boel, E., u.a. [24] und Mount S. M. [25]) führt dazu, wie in pelD das Vorhandensein von vier Introns in pelA und pelB (Abbildungen 10 und 11) und von drei Introns in pelC (Abb. 12) zu postulieren.A computational search for consensus sequences of exon / intron splice junctions as well as intron interior sequences (Boel, E., et al. [24] and Mount SM [25]) leads to the presence of four introns in pelA and pelB, as in pelD (Figures 10 and 11) and of three introns in pelC (Figure 12).
Die Plasmide pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 und pGW880 werden zur Herstellung anderer rekombinanter DNA-Moleküle nach der Erfindung verwendet. Diese anderen DNA-Moleküle werden auf herkömmliche Weise durch Anwendung herkömmlicher Restriktionsenzyme, Linker, Ligierungs-, Vermehrungs- und Isolierungsprozesse hergestellt. Beispielsweise wird das Plasmid pGW820 mit Hindill restriktiert. Das 3,9kbp-Hindlll-Fragment wird in die Hindlll-Stelle von pBR322 subkloniert. Das 3,3-kbp-BamHI-Hindlll-Fragment des gewonnenen Plasmids pGW822 mit dem pelA-Gen wird in die BamHI- und Hindlll-Stelle des Vektors pUC 19 kloniert und ergibt einen als pUC 19/pelA bezeichneten Vektor. Das Strukturgen von pelA wird durch Verdauung mit Sail und Psti herausgeschnitten. In das verbleibende Fragment, das die pelA-Promotor-, -Signal- und -Terminatorsequenzen enthält, wird zwischen die Signal- und die Terminatorsequenz ein Gen mit einer Codierung für der Interferonhybrid BDBB durch einen geeigneten Linker ligiert. Das gewonnene Plasmid wird als pUC19/pelA-IFN AM 119 (Abb. 11) bezeichnet und enthält die Promotor· und Signalsequenz von pelA, das IFN-BDBB-Gen und den pelA-Terminator, der an das Hindlll-BamHI-Fragment von pUC 19 angefügt ist. Dieses Plasmid wird mit pCG 59D7 in den uridinauxotrophen A. niger· Mutanten An 8 (DSM 3917) kotransformiert. Transformanten werden in Minimalmedium, das Arginin und Bacto-Agar enthält, selektiert und auf Interfereon-Expression analysiert.Plasmids pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 and pGW880 are used to make other recombinant DNA molecules of the invention. These other DNA molecules are prepared in a conventional manner using conventional restriction enzymes, linkers, ligation, propagation and isolation processes. For example, plasmid pGW820 is restricted with HindIII. The 3.9kbp HindIII fragment is subcloned into the HindIII site of pBR322. The 3.3 kbp BamHI-HindIII fragment of the recovered plasmid pGW822 with the pelA gene is cloned into the BamHI and HindIII sites of the vector pUC 19 to give a vector designated pUC 19 / pelA. The structural gene of pelA is excised by digestion with Sail and Psti. Into the remaining fragment containing the pelA promoter, signal and terminator sequences, a gene encoding the interferon hybrid BDBB is ligated between the signal and terminator sequences by a suitable linker. The recovered plasmid is designated pUC19 / pelA-IFN AM 119 (Figure 11) and contains the promoter and signal sequence of pelA, the IFN-BDBB gene and the pelA terminator attached to the HindIII-BamHI fragment of pUC 19 is attached. This plasmid is cotransformed with pCG 59D7 into the uridine auxotrophic A. niger mutants An 8 (DSM 3917). Transformants are selected in minimal medium containing arginine and Bacto agar and analyzed for interferon expression.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Signalsequenz von pelA gelöscht werden. Das gewonnene Plasmid wird als M13(+)KS/pelMss-IFN AM 119 bezeichnet und enthält die Promotersequenz von pelA, das IFN-BDBB-Gen und den pelA-Terminator, der an das Hindlll-BamHI-Fragment des Bluescript-M 13(+)KS-Vektors angefügt ist. Dieses Plasmid wird mit pCG59D7 in den uridinauxotrophen A.niger-Mutanten An8 (DSM3917) kotransformiert. Transformanten werden in Minimalmedium, das Arginin und Bacto-Agar enthält, selektiert und auf Interferon-Expression analysiert. Mutanten, die neue Restriktionsstellen enthalten, können beispielsweise in vitro durch stellengerichtete Mutagenese nach herkömmlichen Methoden hergestellt werden (siehe Übersichtsartikel von M. J. Zoller und M. Smith, Methods Enzymol. 100,468 [1983]; D.Botstein und D.Shortle, Science229,1193 [1985] oder K.Norris u.a., Nucl. Acids Res. 11,5103 [1983]). Für höhere Expressionsraten kann jede eukaryotische Terminatorsequenz an das Ende des Strukturgens ligiert werden.In another embodiment of the invention, the signal sequence of pelA can be deleted. The recovered plasmid is designated M13 (+) KS / pelMss-IFN AM 119 and contains the promoter sequence of pelA, the IFN-BDBB gene and the pelA terminator attached to the HindIII-BamHI fragment of the Bluescript M 13 (FIG. +) KS vector is attached. This plasmid is cotransformed with pCG59D7 into the uridine-auxotrophic A.niger mutant An8 (DSM3917). Transformants are selected in minimal medium containing arginine and bacto-agar and analyzed for interferon expression. Mutants containing novel restriction sites can be prepared, for example, in vitro by site-directed mutagenesis by conventional methods (see review article by MJ Zoller and M. Smith, Methods Enzymol., 100, 488 [1983]; D.Botstein and D.Shortle, Science 229, 1193 [ 1985] or K. Norris et al., Nucl. Acids Res. 11, 5103 [1983]). For higher expression levels, any eukaryotic terminator sequence can be ligated to the end of the structural gene.
Bakterien werden nach einer herkömmlichen Methode transformiert, und die Transformanten werden durch ihre Resistenz, z. B. gegen Tetrazyklin, identifiziert.Bacteria are transformed by a conventional method, and the transformants are characterized by their resistance, e.g. B. against tetracycline identified.
Speziell werden die beschriebenen Expressionsvektoren in geeigneten E.coli-Wirtsstämmen, wie HB101, vermehrt, transformiert und nach gebräuchlichen Methoden für das Fachgebiet selektiert. Die vermehrte Plasmid-DNA wird nach herkömmlichen Methoden, wie sie vor allem von Birnboim und DoIy (23) beschrieben wurden, von den Bakterien isoliert. Auf ähnliche Weise können andere Plasmide mit anderen homologen oder heterologen Genen konstruiert werden. Die DNA-Moleküle nach der vorliegenden Erfindung können auch nach herkömmlichen Methoden durch eine In-vitro-Synthese hergestellt werden. Die In-vitro-Synthese kann vor allem für die Herstellung kleinerer Fragmente des PL-Expressionssystems eingesetzt werden, z. B. von DNA-Folgen mit der Codierung für die Promotor- oder die Signalsequenz der PL oder deren Mutanten.Specifically, the described expression vectors are propagated in suitable E. coli host strains, such as HB101, transformed and selected according to conventional methods in the art. The increased plasmid DNA is isolated from the bacteria by conventional methods, as described above all by Birnboim and DoIy (23). Similarly, other plasmids can be constructed with other homologous or heterologous genes. The DNA molecules of the present invention can also be prepared by conventional methods by in vitro synthesis. The in vitro synthesis can be used especially for the preparation of smaller fragments of the PL expression system, z. As DNA sequences with the coding for the promoter or the signal sequence of PL or their mutants.
DNA-Moleküle nach der vorliegenden Erfindung, die einen PL-Promotor und wahlweise eine PL-Signalsequenz, ein PL-Strukturgen, jedes andere heterologe Strukturgen und/oder einen PL-Terminator enthalten, können auch für die Transformation von Fadenpilzen wie Aspergillus, Penicillium oder Cephalosporium, z. B. A. nidulans, A. oryzae, A. carbonarius, A. awamori und vor allem A.niger, eingesetzt werden.DNA molecules according to the present invention which contain a PL promoter and optionally a PL signal sequence, a PL structural gene, any other heterologous structural gene and / or a PL terminator may also be used for the transformation of filamentous fungi such as Aspergillus, Penicillium or Cephalosporium, z. A. nidulans, A. oryzae, A. carbonarius, A. awamori and especially A. niger.
Um die Selektion der transformierten von den nichttransformierten Pilzen zu ermöglichen, tragen die DNA-Moleküle der Erfindung einen Selektionsmarker oder werden als Alternative die Pilze mit einem zweiten Vektor, der einen solchen Marker enthält, kotransformiert. Wie in anderen Systemen ist ein solcher Selektionsmarker ein expressierbares Strukturgen, dessen expressiertes Polypeptid (ein Enzym) Resistenz gegen Verbindungen vermittelt, die für den Transformanten toxisch sind, oder welches das Enzymsystem eines Mutanten vervollständigt, dem ein solch wesentliches Polypeptid fehlt. Solche Markergene sind beispielsweise die bekannten qa-2-, pyrG-, pyr4-, trpC-, amdS- oder argB-Gene.To facilitate the selection of the transformed from the untransformed fungi, the DNA molecules of the invention carry a selection marker or, alternatively, the fungi are cotransformed with a second vector containing such a marker. As in other systems, such a selection marker is an expressible structural gene whose expressed polypeptide (an enzyme) confers resistance to compounds that are toxic to the transformant or that completes the enzyme system of a mutant lacking such an essential polypeptide. Such marker genes are, for example, the known qa-2, pyrG, pyr4, trpC, amdS or argB genes.
Wie in EP 88101397.3 beschrieben wird, wurde aus der genomischen Bibliothek von A. niger ein neuartiges Markergen mit der Bezeichnung pyrA isoliert, das mit pyrG von A.nidulans und pyr4 von N.crassa verwandt ist und ähnliche Funktion hat, nämlich die Produktion des Enzyms Orotidin-S'-phosphatdekarboxylase. Dieses Enzym katalysiert die Dekarboxylierung von Orotidin-5'-phosphat in Uridylsäure (Uridin-5'-phosphat) und auch von Fluoroorotinsäure in das toxische Fluorouridin. Ein E.coli-Klon, der das pyrA-Gen enthält, wurde durch Hybridisieren mit dem 1,1 kb-Hind Ill-Fragment von pDJB2 (24), welches einen Teil des pyr4-Gens enthält, identifiziert, es kann jedoch auch DNA von jedem anderen руг-Gen, das Orotidin-5'-phosphatdekarboxylase codiert, verwendet werden. Aus einem positiven Klon mit der Bezeichnung E.coli B75183/pCG59 D7 wurde das Plasmid pCG59 D7 mit dem pyrA-Gen isoliert und für die Kotrareformation eines A. niger-pyrA'-Mutanten verwendet. Einem solchen pyrA~-Mutanten fehlt das Orotidin-5'-phosphatdekarboxylasegen, und es ist daher nicht in der Lage, das entsprechende Enzym zu produzieren. Ein solcher Mutant wurde durch Behandlung von Konidiosporen von A.niger N756 unter einer mutierenden UV-Bestrahlung hergestellt, und die bei Vorhandensein von Fluoroorotinsäure und Uridin überlebenden Kolonien wurden ausgewählt. Kolonien, die bei Vorhandensein von Fluoroorotinsäure und Fehlen von Uridin überleben, wurden ausgeschaltet. Die verbleibenden uridinbenötigten Mutanten gehören nach ihrer Fähigkeit, transformierbar zu sein, zu zwei Komplementationsgruppen pyrA und pyrB, die durch die Mutanten An8 bzw. An 10 dargestellt werden. Sie werden in Form ihrer Protoplaste unter transformierenden Bedingungen mit dem pyrA-haltigen Plasmid pCG59D7 behandelt. Es wurde festgestellt, daßnurdieAn 8-Kolonien transformiert worden waren und das pyrA-Gen enthalten, wie durch die Hybridisierungsfähigkeit von verdauter DNA mit DNA von pUN 121 ausgewiesen wird.As described in EP 88101397.3, A. niger genomic library has been used to isolate a novel marker gene named pyrA, which is related to pyrg from A. nidulans and pyr4 from N. crassa and has similar function, namely the production of the enzyme orotidine-S'-phosphatdekarboxylase. This enzyme catalyzes the decarboxylation of orotidine 5'-phosphate in uridylic acid (uridine-5'-phosphate) and also of fluoroorotic acid into the toxic fluorouridine. An E. coli clone containing the pyrA gene was identified by hybridization to the 1.1 kb Hind III fragment of pDJB2 (24), which contains part of the pyr4 gene, but may also be DNA from any other руг gene encoding orotidine 5'-phosphate decarboxylase. From a positive clone named E. coli B75183 / pCG59 D7, the plasmid pCG59 D7 with the pyrA gene was isolated and used for the co-transformation of an A. niger-pyrA 'mutant. Such a pyrA ~ mutant lacks the orotidine 5'-phosphate decarboxylase gene, and therefore is incapable of producing the corresponding enzyme. Such a mutant was prepared by treating conidiospores of A. niger N756 under a UV-irradiation mutation, and the colonies surviving in the presence of fluoroorotic acid and uridine were selected. Colonies surviving in the presence of fluoroorotic acid and absence of uridine were eliminated. The remaining uridine-requiring mutants belong, according to their ability to be transformable, to two complementation groups, pyrA and pyrB, which are represented by the mutants An8 and An10, respectively. They are treated in the form of their protoplasts under transforming conditions with the pyrA-containing plasmid pCG59D7. It was found that only the An 8 colonies were transformed and contained the pyrA gene, as indicated by the hybridization ability of digested DNA with DNA from pUN 121.
Die Erfindung betrifft außerdem Wirte, die mit den Hybridvektoren der Erfindung transformiert werden, und Methoden zu ihrer Herstellung. Solche Transformanten sind beispielsweise Bakterien wie E.coli oder Fadenpilze wie Aspergillus, Penicillium oder Cephalosporium und insbesondere A.nidulans, A.oryzae, A.carbonarius, A.awamori und vorzugsweise A. niger, z. B. A. niger An8. Die Erfindung betrifft auch eine Methode für die Herstellung solcher Transformanten, welche die Behandlung eines Wirts unter transformierenden Bedingungen mit einem rekombinanten DNA-Molekül, insbesondere einem Hybridvektor, nach der Erfindung, wahlweise zusammen mit einem Selektionsmarkergen, und die Selektion der Transformanten einschließt. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der rekombinanten DNA oder deren Derivate für die Herstellung von Hybridvektoren, welche nützliche homologe oder heterologe Polypeptide expressieren. Beispiele für Gene, welche solche nützlichen Polypeptide codieren, werden vorstehend gegeben.The invention also relates to hosts transformed with the hybrid vectors of the invention and methods for their preparation. Such transformants are, for example, bacteria such as E. coli or filamentous fungi such as Aspergillus, Penicillium or Cephalosporium and in particular A. nidulans, A.oryzae, A. carbonarius, A.awamori and preferably A. niger, z. B. A. niger An8. The invention also relates to a method for the production of such transformants, which includes the treatment of a host under transforming conditions with a recombinant DNA molecule, in particular a hybrid vector, according to the invention, optionally together with a selection marker gene, and the selection of the transformants. The invention also relates to the use of the recombinant DNA or its derivatives for the production of hybrid vectors which express useful homologous or heterologous polypeptides. Examples of genes encoding such useful polypeptides are given above.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Methode für die Herstellung von Polypeptiden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß in einem geeigneten Wirt ein Hybridvektor nach der Erfindung expressiert wird. Bei Bedarf wird das Polypeptid auf herkömmliche Weise isoliert. In Abhängigkeit von der Konstruktion des Vektors werden die Produkte entweder expressiert oder, wenn eine Signalsequenz vorhanden ist, expressiert und sekretiert.The invention also relates to a method for the production of polypeptides which is characterized in that a hybrid vector according to the invention is expressed in a suitable host. If necessary, the polypeptide is isolated in a conventional manner. Depending on the construction of the vector, the products are either expressed or, if a signal sequence is present, expressed and secreted.
Diese Methode beinhaltet die Produktion von nützlichen homologen oder heterologen Proteinen in einem geeigneten Wirt, z. B. den Aspergillus-Spezies, durch Kultivierung eines mit einem Expressionshybridvektor transformierten Wirts. Beispiele für Gene, welche solche Proteine codieren, werden vorstehend gegeben.This method involves the production of useful homologous or heterologous proteins in a suitable host, e.g. As the Aspergillus species, by culturing a transformed with an expression hybrid vector host. Examples of genes encoding such proteins are given above.
Es ist nun auch möglich, einzelne Polypeptide PLA, PLB, PLC, PLD, PLE oder PLF zu produzieren, d. h., in reiner Form und nicht durch andere PL kontaminiert, wobei verschiedene Methoden angewendet werden können. Beispielsweise ist eine Methode für die Produktion eines einzelnen Polypeptide, das aus der von PLA, PLB, PLC, PLD, PLE und PLF gebildeten Gruppe ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wirt, der nicht in der Lage ist, eine Pektinlyase PL zu expressieren, mit einem DNA-Expressionsvektor transformiert wird, der das Produkt von PLA, PLB, PLC, PLD, PLE oder PLF expressiert. Ein Wirt, der nicht in der Lage ist, eine Pektinlyase PL zu expressieren, ist entweder ein Mikroorganismus ohne ein entsprechendes Gen, z. B. ein PL'-Aspergillus-Stamm, ein anderer, nicht zu den Aspergillus gehörender Pilz oder jedes andere eukaryotische oder prokaryotische Mikroorganismus oder ein Aspergillus-Stamm, dessen Produktion von PL in einem entsprechend konditionierten Wachstumsmedium unterdrückt wird. Beispielsweise kann ein einzelnes PL-Gen expressiert werden unter der Kontrolle des Glukoamylasepromotors in A.niger oder A. awamori, unter der Kontrolle des PH05-Promotors in S.cerevisiae oder unter der Kontrolle eines PL-Promotors in einem PL--A. niger-Stamm. Die Erfindung wird veranschaulicht durch die beigefügten Zeichnungen, in denenIt is now also possible to produce individual polypeptides PLA, PLB, PLC, PLD, PLE or PLF, that is, in pure form and not contaminated by other PL, whereby various methods can be used. For example, a method for the production of a single polypeptide selected from the group consisting of PLA, PLB, PLC, PLD, PLE and PLF is characterized in that a host incapable of expressing a pectin lyase PL is transformed with a DNA expression vector expressing the product of PLA, PLB, PLC, PLD, PLE or PLF. A host incapable of expressing a pectin lyase PL is either a microorganism lacking a corresponding gene, e.g. A PL'-Aspergillus strain, another fungus not belonging to the Aspergillus or any other eukaryotic or prokaryotic microorganism or an Aspergillus strain whose production of PL in a suitably conditioned growth medium is suppressed. For example, a single PL gene can be expressed under the control of the glucoamylase promoter in A. niger or A. awamori, under the control of the PH05 promoter in S. cerevisiae, or under the control of a PL promoter in a PL - -A. niger strain. The invention is illustrated by the attached drawings, in which
Abb.1 eine Restriktionskarte von pGW820 mit dem pelA-Gen zeigt; Abb. 2 die Restriktionskarte von pGW830mitdem pelB-Gen zeigt;Figure 1 shows a restriction map of pGW820 with the pelA gene; Figure 2 shows the restriction map of pGW830 with the pelB gene;
Abb.3 die Restriktionskarte von pGW850 mit dem pelC-Gen zeigt; Abb.4 die Restriktionskarte von pGW840 mit dem pelD-Gen zeigt; Abb. 5 die Restriktionskarte von pGW880 mit dem pelE-Gen zeigt; Abb. 6 die Restriktionskarte von pGW860 mit dem pelF-Gen zeigt; Abb. 7 die Sequenzierungsstrategie für das pelA-Gen zeigt; Abb.8 die Sequenzierungsstrategie für das pelB-Gen zeigt; Abb. 9 die Sequenzierungsstrategie für das pelC-Gen zeigt; Abb. 10 die Sequenz eines DNA-Moleküls pelA mit der Formel I zeigt, welches die Gencodierung für PLA enthält; Abb. 11 die Sequenz des DNA-Moleküls pelB mit der Formel Il zeigt, welches die Gencodierung für PLB enthält; Abb. 12 die Sequenz des DNA-Moleküls pelC mit der Formel IM zeigt, welches die Gencodierung für PLC enthält; Abb. 13 die Homologie beim Aminosäurefolgenpegel zwischen PLD, PLA und PLC zeigt; Abb. 14 die Konstruktion des Vektors pUC 10/pelA-IFN AM 119 mit der Gencodierung für das Hybridinterferon BDBB zeigt; Abb. 15 den nichtcodierenden Strang eines Teils der pelA-IFN-Fusion am Plasmid pelA-IFN AM 119 mit herausgezogener Signalsequenz zeigt, die mit dem Oligonukleotidstarter ausgerichtet ist, der für die Deletionsmutagenese des pelA-Signalsequenz verwendet wird.Figure 3 shows the restriction map of pGW850 with the pelC gene; Figure 4 shows the restriction map of pGW840 with the pelD gene; Figure 5 shows the restriction map of pGW880 with the pelE gene; Figure 6 shows the restriction map of pGW860 with the pelF gene; Figure 7 shows the sequencing strategy for the pelA gene; Figure 8 shows the sequencing strategy for the pelB gene; Figure 9 shows the sequencing strategy for the pelC gene; Fig. 10 shows the sequence of a DNA molecule pelA of formula I containing the gene coding for PLA; Fig. 11 shows the sequence of the DNA molecule pelB of formula II containing the gene coding for PLB; Fig. 12 shows the sequence of the DNA molecule pelC having the formula IM, which contains the gene coding for PLC; Fig. 13 shows the homology at the amino acid sequence level between PLD, PLA and PLC; Fig. 14 shows the construction of the vector pUC 10 / pelA-IFN AM 119 with the gene coding for the hybrid interferon BDBB; Figure 15 shows the non-coding strand of a portion of the pelA-IFN fusion on plasmid pelA-IFN AM 119 with signal sequence extracted aligned with the oligonucleotide starter used for deletion mutagenesis of the pelA signal sequence.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, sind jedoch in keiner Weise als Einschränkung zu betrachten.The following examples serve to illustrate the invention but are not to be considered as limiting in any way.
Die Abkürzungen haben folgende Bedeutung:The abbreviations have the following meaning:
Amp AmpizillinAmp ampicillin
ATP AdenosintriphosphatATP adenosine triphosphate
BSA RinderserumalbuminBSA bovine serum albumin
CIP Alkalische Phosphatase aus KälberdarmCIP calf intestinal alkaline phosphatase
DNA DeoxyribonukleinsäureDNA deoxyribonucleic acid
DTT 1,4-DithiothreitolDTT 1,4-dithiothreitol
EDTA EthylendiamintetraessigsäuredinatriumsalzEDTA ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt
EGTA Bis-(Aminoethyl)glykolether)N,N,N',N'-tetraessigsäureEGTA Bis (aminoethyl) glycol ether) N, N, N ', N'-tetraacetic acid
kbp Kilobasenpaarkbp kilobase pair
LMP Niedriger SchmelzpunktLMP Low melting point
mOsm MilliosmolemOsm Milliosmole
PEG PolyethylenglykolPEG polyethylene glycol
RNA RibonukleinsäureRNA ribonucleic acid
rpm Umdrehungen/minrpm revolutions / min
SDS NatriumdodekylsulfatSDS sodium dodecyl sulfate
Tc TetrazyklinTc tetracycline
Tris Tris(hydroxymethyl)aminomethanTris tris (hydroxymethyl) aminomethane
U EinheitenU units
V VoltV volts
Puffer, Medien, Reagenzien:Buffers, media, reagents:
HHA B/g 10facher Restriktionsenzympuffer, der für BamHI-, BgIII-, Hlndlll-, Mbol-, Pstl- und Xhol-VerdauungenHHA B / g 10-fold restriction enzyme buffer useful for BamHI, BglII, HalllI, Mbol, PstI and Xhol digestions
verwendet wird und 6OmM Tris-HCI (pH-Wert 7,4), 6OmM ß-Merkaptoethanol, 60 mM MgCI2,500 mM NaCI,and 60 mM Tris-HCl (pH 7.4), 6 mM β-mercaptoethanol, 60 mM MgCl 2 , 500 mM NaCl,
0,1 % BSA, 0,1 % Gelatine enthält EcoRI-Puffer 5facher Restriktionsenzympuffer, der für EcoRI-Verdauungen verwendet wird und 50OmM Tris-HCI0.1% BSA, 0.1% gelatin contains EcoRI buffer 5-fold restriction enzyme buffer used for EcoRI digestions and 50 mM Tris-HCl
(pH-Wert 7,2), 25 mM MgCI2,250 mM NaCI, 0,05 % BSA, 0,05 % Gelatine enthält IPTG 100 mM Isopropyl-ß-thio-galaktopyranosid (23,8 mg/ml) in H2O(pH 7.2), 25 mM MgCl 2 , 250 mM NaCl, 0.05% BSA, 0.05% gelatin contains IPTG 100 mM isopropyl-β-thio-galactopyranoside (23.8 mg / ml) in H 2 o
LC-Medium 1 % Tryptikasepepton (BBL),0,5%Hefeextrakt(BBL),0,8%NaCI, 1 ml Tris-HCI, pH-Wert 7,5, je LiterLC medium 1% trypticase peptone (BBL), 0.5% yeast extract (BBL), 0.8% NaCl, 1 ml Tris-HCl, pH 7.5, per liter
Minimalmedium 1,05% K2HPO4,0,45 KH2PO4,0,1 %(NH4)2SO4,0,05%fürE.coli Natriumzitrat.2H20,1 mM MgSO4, 1 mMThiamin-HCI, 0,2% GlukoseMinimal medium 1.05% K 2 HPO 4 , 0.45 KH 2 PO 4 , 0.1% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.05% for E. coli sodium citrate.2H 2 0.1 mM MgSO 4 , 1 mM thiamine -HCl, 0.2% glucose
2 XTY-Medium je Liter 16g Tryptikasepepton (BBL), 10g Hefeextrakt, 5 g NaCI TBE-Puffer 1 Liter enthält 10,8 g Tris, 5,5 g Borsäure, 4 ml 0,5 M EDTA (pH-Wert 8,0)2 XTY medium per liter 16 g tryptase peptone (BBL), 10 g yeast extract, 5 g NaCl TBE buffer 1 liter contains 10.8 g Tris, 5.5 g boric acid, 4 ml 0.5 M EDTA (pH 8.0 )
TE-Puffer 10 mM Tris-HCI (pH-Wert 8,0), 1 mM EDTA (pH-Wert 8,0)TE buffer 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA (pH 8.0)
geringer 10mMTris-HCI(pH-Wert8,0),0,1 mM EDTA (pH-Wert 8,0)low 10mM Tris HCl (pH 8.0), 0.1mM EDTA (pH 8.0)
TE-PufferTE buffer
X-gal 2 % (S-Bromo^-chloro-S-indolyl-ß-galaktosid) in DimethylformamidX-gal 2% (S-bromo-1-chloro-S-indolyl-β-galactoside) in dimethylformamide
SSC 0,15 M NaCI, 0,015 M NatriumzitratSSC 0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate
Minimalmedium 1 Liter enthält 1,5 g KH2PO4,0,5 g KCI, 0,5 g MgSO4 7 H20,4,0 g NH4CI, 10,0 g Glukose, Spuren von FeSO4, für A. niger MnSO4, ZnCI2, mit NaOH auf einen pH-Wert von 6,5 abgestimmtMinimal medium 1 liter contains 1.5 g KH 2 PO 4, 0.5 g KCI, 0.5 g MgSO 4 7H 2 0,4,0 g NH 4 Cl, 10.0 g glucose, traces of FeSO 4, for A. niger MnSO 4 , ZnCl 2 , adjusted to a pH of 6.5 with NaOH
Komplettmedium Minimalmedium plus 0,2 % Tryptikasepepton für (BBL) 0,1 % Kasaminosäuren (Difco), 0,1 % Hefeextrakt für A. Niger (BBL), 0,05 % Ribonukleinsäurenatriumsalz für Hefe (ICN, Cleveland, USA), 2 ml Vitaminlösung je LiterComplete medium minimal medium plus 0.2% trypticase peptone for (BBL) 0.1% casamino acids (Difco), 0.1% yeast extract for A. niger (BBL), 0.05% sodium ribonucleic acid salt (ICN, Cleveland, USA), 2 ml of vitamin solution per liter
Vitaminlösung je 100 ml 10 mgThiamin, 100 mg Riboflavin, 10 mg Panthoteinsäure, 2 mg Biotin, 10 mg p-Aminobenzoesäure, 100 mg Nikotinamid, 50 mg Pyridoxin-HCIVitamin solution per 100 ml 10 mg thiamine, 100 mg riboflavin, 10 mg pantothenic acid, 2 mg biotin, 10 mg p-aminobenzoic acid, 100 mg nicotinamide, 50 mg pyridoxine-HCl
Für Platten werden alle Medien durch den Zusatz von 1,5% Agar (BBL) verfestigt, für Topagar(ose) werden 0,7% Agar (BBL) oder Agarose (SEAkem) verwendet.For plates, all media are solidified by the addition of 1.5% agar (BBL), for Topagar (ose) 0.7% agar (BBL) or agarose (SEAkem) are used.
E. coli MV1190 [A(lac-proAB),thi,supE,A(srl-recA)360:Tn 10(tet') (F':traD36,proAB, Iac 1"ΖΔΜ 15)]. Stamm MV1190 wird im Handbuch für den BIO-RAD MUTA-GENE M 13-ln-vitro-Mutagenesesatz beschrieben.E. coli MV1190 [A (lac-proAB), thi, supE, A (srl-recA) 360: Tn 10 (tet ') (F': traD36, proAB, Iac 1 "ΖΔΜ 15)] Handbook for the BIO-RAD MUTA-GENE M 13 in vitro mutagenesis described.
EMBL4EMBL4
EMBL4 ist ein Lambda-Austauschvektor mit einer Klonierungskapazität von 9-23kbp (Frischauf u.a., Lit.2). Er enthält einen Mehrfachklonierungsbereich zwischen den Lambda-Armen und der nichtwesentlichen Füllregion. Das ermöglicht die Durchführung mehrfacher Restriktionsenzymverdauungen in einer Weise, bei der die Relegation des Füllelementes an die Vektorenarmen verringert wird, da interessierende Fremd-DNA eingefügt wird. Der Vektor nutzt auch den Spi-Phänotypus, um eine direkte Selektion für Rekombinanten zu ermöglichen (Zissler u.a., Lit. 20).EMBL4 is a lambda exchange vector with a cloning capacity of 9-23kbp (Frischauf et al., Lit.2). It contains a multiple cloning region between the lambda arms and the non-essential fill region. This allows multiple restriction enzyme digests to be performed in a manner that reduces the relegation of the filler to the vector arms by introducing foreign DNA of interest. The vector also uses the Spi phenotype to allow direct selection for recombinants (Zissler et al., Ref. 20).
pCG3B11pCG3B11
Dieses Plasmid wurde in der europäischen Patentanmeldung 88101397.3 beschrieben, es enthält das pelD- (PLI) Gen von A. niger N 756, kloniert in pBR322.This plasmid has been described in European Patent Application 88101397.3, which contains the pelD (PLI) gene of A. niger N 756 cloned in pBR322.
pPL29-5pPL29-5
Dieses Plasmid wurde in der europäischen Patentanmeldung 88101397.3 beschrieben, es enthält das N-Terminal-EcoRI-Fragment des pelD- (PLI-) Gens.This plasmid has been described in European Patent Application 88101397.3, which contains the N-terminal EcoRI fragment of the pelD (PLI) gene.
pPL35-5pPL35-5
Dieses Plasmid wurde in der europäischen Patentanmeldung 88101397.3 beschrieben, es enthält das C-Terminal-EcoRI-Fragment des pelD- (PLI-) Gens.This plasmid has been described in European Patent Application 88101397.3, which contains the C-terminal EcoRI fragment of the pelD (PLI) gene.
pBR322pBR322
Plasmid pBR322 trägt Gene für die Resistenz gegenüber den Antibiotika Ampizillin (amp1") und Tetrazyklin (tet®). Das Plasmid weist mehrere eindeutige Klonierungsstellen auf, von denen sich einige entweder im amp- oder tet-Gen befinden, so daß die Insertion von klonierter DNA zu antibiotikasensitiven Bakterien führt.Plasmid pBR322 carries genes for resistance to the antibiotics ampicillin (amp 1 ") and tetracycline (tet®) .The plasmid has several distinct cloning sites, some of which are either in the amp or tet gene, so that the insertion of cloned DNA leads to antibioticsensitive bacteria.
pEMBL18undpEMBL19pEMBL18undpEMBL19
pGW613pGW613
PhagM13mpPhagM13mp
Die Vektoren M13mp 18 und M 13mp 19 (Norrander u.a.. Lit. 21) sind Derivate des einzelsträngigen DNA-Bakteriophagen M13 und wurden zur Erleichterung der DNA-Sequenzierung aufgebaut, da sie die Klonierung von DNA-Fragmenten an einer vielseitigen Polylinkerstelle und die Klonierung desselben Restriktionsfragments in beiden möglichen Orientierungen gestatten. Sequenzen, welche in diese Vektoren kloniert werden, können leicht als Matrizen für Sequenzierungsreaktionen oder für die Produktion von einzelsträngigen Sonden unter Verwendung eines Oligodeoxyribonukleotid-Standardstarters und des Klenow-Fragmentes von E.coli-DNA-Polymerase I genutzt werden. Die Vektor-DNA trägt den E.coli-lac-operon-Promotor und die genetische Information der ersten 145 Aminosäuren von ß-Galaktosidase. Die Polylinkersequenzen, welche die Mehrfachrestriktionsstellen enthalten, werden in die Sequenz lacZ eingefügt. Der Polylinker erhält das lacZ-Leseraster, und der Vektor gibt die allelische Komplementierung eines LacZa-Wirtstammes, was auf den Platten blaue Plaques ergibt, die IPTG und X-gal enthalten. Rekombinante Phage, welche Inserts enthalten, die das Leseraster zerstören oder anderweitig die Expression des Peptids lacZa beeinträchtigen, erscheinen als farblose Plaques (Flecken).The vectors M13mp 18 and M 13mp 19 (Norrander et al., Ref. 21) are derivatives of the single-stranded DNA bacteriophage M13 and have been designed to facilitate DNA sequencing because they involve the cloning of DNA fragments at a versatile polylinker site and the cloning thereof Allow restriction fragments in both possible orientations. Sequences which are cloned into these vectors can readily be used as templates for sequencing reactions or for the production of single-stranded probes using a standard oligodeoxyribonucleotide starter and the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I. The vector DNA carries the E.coli lac operon promoter and the genetic information of the first 145 amino acids of β-galactosidase. The polylinker sequences containing the multiple restriction sites are inserted into the sequence lacZ. The polylinker receives the lacZ reading frame and the vector gives the allelic complementation of a LacZa host strain, resulting in blue plaques on the plates containing IPTG and X-gal. Recombinant phages containing inserts that disrupt the reading frame or otherwise interfere with the expression of the lacZa peptide appear as colorless plaques.
pCG59D7pCG59D7
Dieses Plasmid wird in EP 88101397.3 beschrieben und kann aus Escherichia coli BJ5183/pCG59D7 (DSM3968) gewonnen werden. Das Plasmid beinhaltet das pyrA-Gen und wird für die Kotransformation von A.niger-pyrA'-Mutanten verwendet.This plasmid is described in EP 88101397.3 and can be obtained from Escherichia coli BJ5183 / pCG59D7 (DSM3968). The plasmid contains the pyrA gene and is used for cotransformation of A.niger pyrA 'mutants.
M 13(+)KS (Bluescript) (STRATEGENE, San Diego, CA, USA) dsDNA-Vektor, den Replikationsursprung von Phag M13 umfassend. Bei Vorhandensein eines Helfer-Phags, z. B. M13KO7 (Lit. 29) oder R408 (Lit. 9) wird der (+)-Strang des Vektors repliziert, gepackt und in das Medium freigesetzt.M13 (+) KS (Bluescript) (STRATEGENE, San Diego, CA, USA) dsDNA vector comprising the replication origin of phag M13. In the presence of a helper phage, z. For example, M13KO7 (ref 29) or R408 (ref 9), the (+) strand of the vector is replicated, packaged and released into the medium.
M 13KO 7M 13KO 7
Helfer-M 13-Phag für M 13(+)KS. Von Mead u.a. (Lit. 29) beschrieben.Helper M 13 phage for M 13 (+) KS. From Mead et al. (Ref 29).
Helfer-M 13-Phag für M 13(+)KS. Von Russell u.a. (Lit.9) beschrieben.Helper M 13 phage for M 13 (+) KS. From Russell et al. (Lit.9).
Konstruktion einer genomischen Bibliothek von Aspergillus nigerConstruction of genomic library of Aspergillus niger
Isolierung der hochmolekulargewichtigen DNA aus A. nigerIsolation of high molecular weight DNA from A. niger
Konidiosporen von Aspergillus niger-Stamm N400 werden in 200ml Minimalmedium mit einer abschließenden Sporendichte von 106 Sporen/ml inokuliert und in einem Erlenmeyer-Kolben von 11 Fassungsvermögen 24 Stunden lang bei 280C mit 300U/ min unter Verwendung eines Rotationsschüttlers von New Brunswick geschüttelt. Das Myzel wird unter Verwendung eines Bücher-Trichters mit Myracloth durch Filtern geerntet, mit kalter, steriler Salzlösung gewaschen, in flüssigem Stickstoff eingefroren und entweder bei -60°C aufbewahrt oder direkt verwendet. Die Methode, die für die Isolierung der DNA zur Herstellung der genomischen Bibliothek angewendet wird, basiert auf dem Verfahren, das von Yelton u.a. (Lit. 1) beschrieben wurde. Der DNA-Ertrag beträgt bei dieser Methode etwa 50-100цд/g Myzel.Conidiospores of Aspergillus niger strain N400 are inoculated in 200 ml minimal medium to a final spore density of 10 6 spores / ml and shaken in an Erlenmeyer flask of 11 capacity for 24 hours at 28 0 C with 300U / min using a rotary shaker New Brunswick , The mycelium is harvested by filtration using a Myracloth Books funnel, washed with cold, sterile saline, frozen in liquid nitrogen, and either stored at -60 ° C or used directly. The method used to isolate DNA for genomic library production is based on the method described by Yelton et al. (Ref. 1). The DNA yield in this method is about 50-100,000 g / g mycelium.
Für die Konstruktion der Bibliothek werden 10g Myzel in flüssigem Stickstoff in Portionen zu je 1 g in einem Braun· Mikrodosismembrator gemahlen. Das gemahlene Myzel wird in einen sterilen Erlenmeyerkolben von 11 Fassungsvermögen gebracht, der 200ml Extraktionspuffer (5OmM EDTA, pH-Wert 8,5,0,2% SDS) und 200 μΙ Diethylpyrokarbonat enthält. Das Gemisch wird langsam auf Zimmertemperatur erhitzt und dann 20 min auf 68°C unter gelegentlichem Schütteln erhitzt. Die Suspension wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und 15 Minuten lang bei 12000xgzentrifugiert. Derobenaufschwimmenden Schicht werden 1/i6 Volumen einer 8 M Kaliumazetatlösung, pH-Wert 4,2, zugesetzt, und man läßt das Gemisch eine Stunde lang auf Eis. Der Niederschlag wird durch Zentrifugieren (20min; 16000xg; 4°C) entfernt. Die Nukleinsäuren werden aus der obenaufschwimmenden Schicht durch Inkubation mit 0,6 Volumen Isopropanol auf Eis für die Dauer von 15min ausgefällt. Das Pellet wird durch Zentrifugieren (10min; 6000xg; 4°C) aufgefangen, mit 70% Ethanol gewaschen und kurz getrocknet. Das Pellet wird in 10 ml TE, das 20 цд/ті RNase A (Boehringer, Mannheim) enthält, suspendiert und 15min bei 37 0C inkubiert. Die DNA wird mit nukleasefreier Pronase (1 mg/ml Endkonzentration) behandelt (Kochlight, Coinbrook), Dauer 1 Stunde bei 370C. Die Pronasevorratslösung in TE-Puffer enthält 20mg/ml Enzym, das eine Stunde lang bei 37°C inkubiert wird, um die Nukleasen zu verdauen.For the construction of the library, 10 g of mycelium are ground in liquid nitrogen in 1 g portions in a brown microdosage brewer. The ground mycelium is placed in an 11-liter sterile Erlenmeyer flask containing 200 ml of extraction buffer (50 mM EDTA, pH 8.5, 2% SDS) and 200 μM diethylpyrocarbonate. The mixture is slowly warmed to room temperature and then heated at 68 ° C for 20 minutes with occasional shaking. The suspension is cooled to room temperature and centrifuged at 12,000xg for 15 minutes. Derobenaufschwimmenden layer are 1 / i6 volume of an 8 M Kaliumazetatlösung, pH 4.2, was added and the mixture is allowed for one hour on ice. The precipitate is removed by centrifugation (20 min, 16000xg, 4 ° C). The nucleic acids are precipitated from the supernatant layer by incubation with 0.6 volumes of isopropanol on ice for 15 min. The pellet is collected by centrifugation (10 min, 6000xg, 4 ° C), washed with 70% ethanol and dried briefly. The pellet is resuspended in 10 ml TE containing 20 цд / ті RNase A (Boehringer Mannheim), and incubated at 37 0 C for 15 minutes. The DNA is with nukleasefreier pronase (1 mg / ml final concentration) (Koch Light, Coinbrook), duration 1 hour at 37 0 C. The Pronasevorratslösung in TE buffer contains 20 mg / ml enzyme was incubated at 37 ° C for one hour to digest the nucleases.
In 9ml DNA-Lösung werden 8,5g CsCI aufgelöst, es werden 0,2ml 10mg/ml Ethidiumbromid zugesetzt, und diese Lösung wird entweder in einem Beckman-Rotor SW41 60 Stunden bei 33000 U/min zentrifugiert oder in einem Beckman-Rotor 50Ti mit Schnellverschlußröhren 40 Stunden lang bei 45000 U/min. Das DNA-Band wird durch Seitdurchschlagen des Rohres aufgenommen. Ethidiumbromid wird durch Mehrfachextraktion mit wasser- und NaCI-gesättigtem Isopropanol entfernt. Es werden 5 Volumen TE zugesetzt, die DNA wird mit TE-gesättigtem Phenol, Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol, 25:24:1, und Chloroform/Isoamylalkohol, 24:1, extrahiert. Die DNA wird durch den Zusatz von 0,1 Volumen von 3M Natriumazetat, pH-Wert 5,2,2,5 Volumen Ethanol und Inkubation bei -20°C über Nacht ausgefällt. Der Niederschlag wird durch Zentrifugieren (1 h; ЗООООхд; 4°C) aufgefangen, mit 70% Ethanol gewaschen, getrocknet und in 400μΙ geringerem TE-Puffer aufgelöst.In 9 ml DNA solution, 8.5 g of CsCl are dissolved, 0.2 ml of 10 mg / ml ethidium bromide are added, and this solution is centrifuged either in a Beckman SW41 rotor at 33,000 rpm for 60 hours or in a Beckman 50Ti rotor Quick-release tubes for 40 hours at 45000 rpm. The DNA tape is picked up by piercing the tube. Ethidium bromide is removed by multiple extraction with water and NaCl-saturated isopropanol. 5 volumes of TE are added, the DNA is extracted with TE-saturated phenol, phenol / chloroform / isoamyl alcohol, 25: 24: 1, and chloroform / isoamyl alcohol, 24: 1. The DNA is precipitated by the addition of 0.1 volume of 3M sodium acetate, pH 5.2.2.5 volumes of ethanol and incubation at -20 ° C overnight. The precipitate is collected by centrifuging (1 h; 4 ° C), washed with 70% ethanol, dried and dissolved in 400μΙ lower TE buffer.
Partielle Verdauung von A. niger-DNA mit Mbo! und Isolierung der Fragmente Um die Mbol-Konzentration, die die größte Menge an Fragmenten zwischen 13,6 und 23kbp ergibt, zu bestimmen, werden Portionen von 1 μg von A. niger N 400-DNA in einem geeigneten Puffer mit abnehmenden Mengen an Mbol (0,5-0,001 Einheiten) für die Dauer von einer Stunde bei 37°C in einem Volumen von 10μΙ verdaut. Die Reaktion wird durch den Zusatz von 1 μΙ 0,25 M EDTA gestoppt, und die Proben werden auf ein 0,6%iges Agarosegel in TBE gebracht, das 1 μg/ml Ethidiumbromid enthält. Geeignete Marker sind ein Gemisch aus Lambda-DNA und mit BgIIII verdauter Lambda-DNA, die Bänder von 49,22,8,13,6,9,8, 2,3kbp und ein nichtsichtbares Fragment von 0,45kbp ergibt. Die erforderliche Mbol-Konzentration, bei der ein hoher Ertrag der gewünschten Fragmente von 13,6-23 kbp erzielt wird, beträgt 0,02 Einheiten^g DNA. Folglich werden 200μg DNA in einem gesamten Volumen von 2ml verdaut und unmittelbar nach Zusatz des Enzyms in 20 Portionen von gleicher Größe geteilt. Nach einer Stunde bei 37°C werden diese Portionen auf Eis gegeben und eine Probe von 1 μg wird auf einem Gel erprobt, um die richtige Verdauung zu testen. Wenn das Ergebnis positiv ist, wird EDTA auf eine Endkonzentration von 25mM zugesetzt, um die Reaktion zu stoppen, das Enzym wird bei 65"C über 10min wärmeinaktiviert, die Proben werden zusammengefaßt und die DNA wird ausgefällt, gewaschen, getrocknet und in 400μΙ TE-Puffer aufgelöst.Partial Digestion of A. niger DNA with Mbo! and Isolation of the Fragments To determine the Mbol concentration which gives the largest amount of fragments between 13.6 and 23kbp, portions of 1 μg of A. niger N 400 DNA in a suitable buffer with decreasing amounts of Mbol (FIG. 0.5-0.001 units) for a period of one hour at 37 ° C in a volume of 10μΙ digested. The reaction is stopped by the addition of 1 μM 0.25 M EDTA and the samples are placed on a 0.6% agarose gel in TBE containing 1 μg / ml ethidium bromide. Suitable labels are a mixture of lambda DNA and BgIIII-digested lambda DNA giving bands of 49,22,8,13,6,9,8, 2,3kbp and a non-visible fragment of 0,45kbp. The required Mbol concentration at which a high yield of the desired fragments of 13.6-23 kbp is achieved is 0.02 units of DNA. Thus, 200μg DNA is digested in a total volume of 2ml and divided into 20 equally sized portions immediately after addition of the enzyme. After one hour at 37 ° C, these portions are placed on ice and a 1 μg sample is run on a gel to test for proper digestion. When the result is positive, EDTA is added to a final concentration of 25 mM to stop the reaction, the enzyme is heat-inactivated at 65 ° C. for 10 minutes, the samples are pooled and the DNA is precipitated, washed, dried and seeded in 400 μM TE. Buffer resolved.
Die fragmentierte DNA wird über Nachtauf einem 0,4%igen präparativen Agarosegel (Mittel vertiefung 120 χ 1,5 mm) getrennt. Mit BgIII verdaute Lambda-DNA wird als Marker verwendet, um die Größe der partiell verdauten DNA-Fragmente nach Elektrophorese bei 4°C und 40 V (3 V/cm) zu bestimmen. Der Gelbereich, welcher die Fragmente mit der richtigen Größe enthält, wird a us dem Gel herausgeschnitten, und die DNA wird aus dem Gel in einem sterilen Dialyse-Rohr in 2 ml TBE-Puff er über 2 bis 3 Stunden bei 100 V elektroeluiert. Der Strom wird 30s umgekehrt, und der die DNA enthaltende Puffer wird aufgefangen. Dann werden die Fragmente durch Ethanolausfällung konzentriert und in 100μΙ geringem TE-Puffer aufgelöst.The fragmented DNA is separated overnight on a 0.4% preparative agarose gel (mean well 120 χ 1.5 mm). Lambda DNA digested with Bgl II is used as a marker to determine the size of the partially digested DNA fragments after electrophoresis at 4 ° C and 40 V (3 V / cm). The gel area containing the fragments of the correct size is cut out of the gel and the DNA is electroeluted from the gel in a sterile dialysis tube in 2 ml of TBE buffer for 2 to 3 hours at 100V. The current is reversed for 30 seconds and the buffer containing the DNA is collected. Then the fragments are concentrated by ethanol precipitation and dissolved in 100 μΙ low TE buffer.
Herstellung von Vektor-DNA und Klonierung der hochmolekulargewichtigen DNA-Fragmente von A. niger in EMBL4 Die genomische Bibliothek des A. niger-Stammes N400 wird in den Lambda-Vektor EMBL4 konstruiert. Der Vektor, dereine Klonierungskapazität von 9 bis 23 kbp hat, wird von Frischauf u.a. (Lit. 2) und von Kam u.a. (Lit. 3) beschrieben und wurde von der Promega Biotechn. Inc. bezogen. Um Doppelinserts mit Ursprung in unterschiedlichen Teilen des Genoms zu vermeiden, wurde beim Klonieren mit einer minimalen Fragmentlänge von 13,6kbp gearbeitet.Preparation of Vector DNA and Cloning of A. niger High Molecular Weight DNA Fragments in EMBL4 The genomic library of A. niger strain N400 is constructed into the lambda vector EMBL4. The vector having a cloning capacity of 9 to 23 kbp is used by Frischauf et al. (Ref. 2) and by Kam et al. (Ref. 3) and was published by Promega Biotechn. Inc. related. In order to avoid double inserts originating in different parts of the genome, cloning was carried out with a minimum fragment length of 13.6 kbp.
Es werden Юцд Lambda-EMBL4-DNA vollständig mit 50 Einheiten BamHI in einem geeigneten Puffer in einem Volumen von 10μΙ über die Dauer von 2 Stunden bei 37°C verdaut. Das Enzym wird über 10min bei 650C inaktiviert. Die NaCI-Konzentration wird auf 15OmM erhöht, und es werden 50 Einheiten Sail zugesetzt, anschließend wird weitere 2 Stunden bei 37°C inkubiert.Lambda EMBL4 DNA is completely digested with 50 units of BamHI in a suitable buffer in a volume of 10μΙ for 2 hours at 37 ° C. The enzyme is inactivated for 10 min at 65 0 C. The NaCl concentration is increased to 15 mM, and 50 units of Sail are added, followed by incubation at 37 ° C. for a further 2 hours.
Nach dem Zusatz von EDTA auf 25mM und der Inaktivierung des Enzyms (10min, 65°C) wird die Lösung mit gleichen Mengen von Phenol (TE-gesättigt), Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol,25:24:1, und Chloroform/Isoamylalkohol extrahiert. Um die kleinen BamHI/Sall-Polylinkerfragmente auszusondern, wird die DNA mit 0,6 Volumen Isopropanol ausgefällt, nachdem 0,1 Volumen 3M Natriumazetat, pH-Wert 5,2, zugesetzt worden waren. Nach 15min auf Eis und 15min Zentrifugieren bei 12000xg und 4°C wird der Niederschlag gründlich mit 70% Ethanol gewaschen, getrocknet und in 40μΙ geringem TE-Puffer aufgelöst.After addition of EDTA to 25 mM and inactivation of the enzyme (10 min, 65 ° C), the solution is extracted with equal amounts of phenol (TE-saturated), phenol / chloroform / isoamyl alcohol, 25: 24: 1, and chloroform / isoamyl alcohol , To weed out the small BamHI / Sall polylinker fragments, the DNA is precipitated with 0.6 volumes of isopropanol after 0.1 volume of 3M sodium acetate, pH 5.2, was added. After 15 min on ice and 15 min centrifugation at 12000xg and 4 ° C, the precipitate is washed thoroughly with 70% ethanol, dried and dissolved in 40μΙ low TE buffer.
Ligation und In-vitro-Verpackung von genomischen A. niger-DNA-Fragmenten Es ist wesentlich, daß die cos-Stellen des Vektors, der nach Beispiel 1.3 hergestellt worden ist, vor der Ligationsreaktion hybridisiert werden. Der Vektor in 10OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5, und 1OmM MgCI2 wird über 10 min auf 650C erhitzt und dann eine Stunde lang bei 42°C hybridisiert. Aus Probeligationen wird ein Verhältnis von Vektor zu Fragmenten von etwa 1:1 (Gewichtsgrundlage) ermittelt, das ein Maximum von Rekombinanten ergibt. Die Ligation erfolgt in 5OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5, 1OmMMgCI2, 1OmM DTT und 1mM ATP, wobei 9,5 цд Vektor und 10pg DNA-Fragmente in einem Gesamtvolumen von 100μΙ eingesetzt werden. Dann wird DNA-Ligase (BRL) mit einer Konzentration von 0,5 Einheiten/pg DNA zugesetzt, und das Ligationsgemisch wird über Nacht bei 140C inkubiert. Um auf Ligation zu prüfen, wird eine Probe der ligierten DNA auf einem Agarosegel erprobt. Außerdem wird eine Menge von 0,5цд Vektor ohne den Zusatz von Fragmenten in einem Volumen von 5 μΙ ligiert.Ligation and In Vitro Packaging of A. niger Genomic DNA Fragments It is essential that the cos sites of the vector prepared according to Example 1.3 be hybridized prior to the ligation reaction. The vector in 10OmM Tris-HCl, pH 7.5 and 1OmM MgCl 2 for 10 min at 65 0 C. and then for one hour hybridized at 42 ° C. From probing, a ratio of vector to fragments of about 1: 1 (weight basis) is determined which yields a maximum of recombinants. Ligation is carried out in 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mMMgCl 2 , 10 mM DTT and 1 mM ATP using 9.5 g of vector and 10 μg of DNA fragments in a total volume of 100 μM. Then, DNA ligase (BRL) at a concentration of 0.5 units / pg of DNA is added and the ligation mixture is incubated overnight at 14 ° C. To test for ligation, a sample of the ligated DNA is assayed on an agarose gel. In addition, an amount of 0.5 cc of vector is ligated without the addition of fragments in a volume of 5 μΙ.
Das Ligationsgemisch mit dem großen Volumen wird durch Ethanolausfällung konzentriert und in 20μΙ geringem TE-Puffer vor der In-vitro-Verpackung aufgelöst. Die In-vitro-Verpackung erfolgt mit Promega Packagene-Extrakten nach den Anweisungen des Herstellers unter Verwendung von ΙΟ-μΙ-Portionen zum Verpacken von 1 μς der DNA. Von dem hochmolekulargewichtigen Lambda-cl857-Sam7, das mit den Extrakten mitgeliefert wird, werden 1 μς getrennt verpackt, um eine Kontrolle zu schaffen. Nach dem Verpacken werden 500μΙ Phaglösungspuffer (PSB) und 5μΙ Chloroform zugesetzt. Die rekombinanten Phag-Vorräte können bei 4°C gelagert werden. Die gewonnene Bibliothek wurde aus zwei getrennten Ligationsexperimenten konstruiert.The large volume ligation mixture is concentrated by ethanol precipitation and dissolved in 20 μΙ low TE buffer prior to in vitro packaging. In vitro packaging is carried out with Promega Packagene extracts according to the manufacturer's instructions using ΙΟ-μΙ portions to package 1 μς of the DNA. Of the high molecular weight lambda-cl857-Sam7 supplied with the extracts, 1 μ s are separately packaged to provide control. After packaging 500μΙ phage solution buffer (PSB) and 5μΙ chloroform are added. The recombinant phag stocks can be stored at 4 ° C. The library obtained was constructed from two separate ligation experiments.
Titration und Amplifikation der genomischen Bibliothek des A. nlger-Stammes N 400 Zellen von E. coli NM 539 werden auf einem LC-Medium, das 0,2% Maltose, 1OmM MgSO4 und 1 mM CaCI2 enthält, auf eine optimale Dichte von 1,0 (600 nm) gezogen. Dann werden Aliquote dieser Kultur zu 0,2 ml 0,1 ml einer Phag-Verdünnungsreihe in PSB zugesetzt. Nach der Adsorption der Phage über 20min bei 370C werden 3ml 0,6%iges LC-Topagar zu 45°C zugesetzt, das Gemisch wird auf LC-Agar-Platten plattiert, und diese werden bei 370C über Nacht inkubiert. Die Titrationsergebnisse, ausgedrückt als Anzahl der plaquebildenden Einheiten (pfu)jemlPhag-Suspension, lauten 12 χ 105 und 4,2 χ 10spfu/mlfürdie beiden Phag-Vorratslösungen, die nach Beispiel 1.4 hergestellt worden sind. Nach der Subtraktion des Hintergrundes, der aus den Kontrolligationen ohne Fragmente berechnet wird (17% bzw. 40%), beträgt die absolute Zahl der Rekombinanten 6 x 105, was mehr als das 200fache der Genomlänge ist.Titration and Amplification of Genomic Library of A. nlger Strain N 400 Cells of E. coli NM 539 are incubated on an LC medium containing 0.2% maltose, 10 mM MgSO 4 and 1 mM CaCl 2 to an optimum density of 1.0 (600 nm) pulled. Then, aliquots of this culture are added to 0.2 ml of 0.1 ml of a phag dilution series in PSB. After adsorption, the phage over 20 min at 37 0 C 3 mL 0.6% sodium LC top agar is added to 45 ° C, the mixture is plated on LC agar plates and these are incubated at 37 0 C overnight. The titration results, expressed as the number of plaque forming units (pfu) of jemlPhag suspension, are 12 χ 10 5 and 4.2 χ 10 s pfu / ml for the two phag stock solutions prepared according to Example 1.4. After subtracting the background calculated from controls with no fragments (17% and 40%, respectively), the absolute number of recombinants is 6 x 10 5 , which is more than 200 times the genome length.
Um die Bibliothek zu erweitern, werden Portionen zu 80 μΙ von beiden Phag-Vorratslösungen verwendet, um E. coli NM539-Zellen zu infizieren, die in LC-Topagarose auf LC-Agaroseplatten plattiert und dann bei 370C über Nacht inkubiert werden. Die Phage werden aus der Agarose durch sanftes Schütteln der Platten mit 5ml PSB je Platte über eine Stunde bei Zimmertemperatur eluiert. PSB wird aufgefangen, zur Entfernung der Bakterien zentrifugiert (10min bei 6000xg), und es wird Chloroform zugesetzt (Endkonzentration 0,5%). Beide Phag-Vorratslösungen, die etwa im gleichen Umfang erweitert werden, werden dann gemischt (40ml Vorrat), titriert (8 χ 109pfu/ml) und bei 4°C aufbewahrt.In order to expand the library, portions 80 are used to μΙ by both phage stock solutions to infect E. coli NM539 cells which are plated in top agarose on LC-LC-agarose plates and then incubated at 37 0 C overnight. The phage are eluted from the agarose by gently shaking the plates with 5ml PSB per plate for one hour at room temperature. PSB is collected, centrifuged to remove the bacteria (10 min at 6000xg) and chloroform added (final concentration 0.5%). Both phag stock solutions, which are expanded approximately to the same extent, are then mixed (40 ml stock), titrated (8 x 10 9 pfu / ml) and stored at 4 ° C.
Screening der genomischen Bibliothek von A. niger N400 auf das Pektinlyase-D-Gen (pelD) und Isolierung des GensScreening of the genomic library of A. niger N400 for the pectin lyase D gene (pelD) and isolation of the gene
Screening der BibliothekScreening the library
Zur Isolierung des pelD-Gens aus der Lambda-genomischen Bibliothek, die nach der Beschreibung in Beispiel 1 gewonnen wurde, werden 2,5 χ 104 Phage mit verflüssigter LC-Topagarose gemischt und auf 5 LC-Ag a rp latte η plattiert. Die Platten werden über Nacht bei 37 0C inkubiert und 2 Stunden lang bei 4°C abgekühlt. Auf jeder Platte werden nach Benton und Davis (Lit. 4) und ihrer Plaque-Hybridisationsmethode 2 Replikate hergestellt. Der erste Filter (Schleicher und Schüll, BA85, oder Millipore, HATFTo isolate the pelD gene from the lambda genomic library, which was obtained as described in Example 1, 2.5 χ 10 4 phage are mixed with liquefied LC top agarose and plated on 5 LC Ag Árp latte η. The plates are incubated overnight at 37 0 C for 2 hours and cooled at 4 ° C. On each plate, two replicates are made according to Benton and Davis (ref. 4) and their plaque hybridization method. The first filter (Schleicher and Schuell, BA85, or Millipore, HATF
085) wird für eine Minute oben auf die Platte gelegt, das zweite Replikat für 2 min, und die Position der Replikate wird unter Verwendung von Ausziehtusche markiert.085) is placed on top of the plate for one minute, the second replica for 2 minutes, and the position of the replicates is marked using pink ink.
Nach der Entfernung der Filter werden sie in eine Schale gegeben, die 100ml einer Denaturierungslösungd M NaCI, 0,5 M NaOH) enthält, dort bleiben sie 1 min, anschließend gibt man sie ebenfalls für eine Minute in 100 ml Renaturierungslösung (0,5 M Tris/HCI, pH-Wert 7,5,1,5M NaCI). Dann werden die Filter in eine Schale gegeben, die 3x SSC enthält (SSC = 0.15M NaCI, 0,015 M Natriumzitrat, pH-Wert 7,0). Die Filter werden vorsichtig mit einer behandschuhten Hand geschrubbt, um Bakterientrümmer zu entfernen, in eine frische Schale mit 3x SSC gegeben und 20min bei Zimmertemperatur vorsichtigAfter removal of the filters, they are placed in a dish containing 100 ml of a denaturing solution of M NaCl, 0.5 M NaOH), where they remain for 1 min., Then they are also added for one minute in 100 ml renaturation solution (0.5 M Tris / HCl, pH 7.5, 1.5M NaCl). The filters are then placed in a dish containing 3x SSC (SSC = 0.15M NaCl, 0.015M sodium citrate, pH 7.0). The filters are gently scrubbed with a gloved hand to remove bacterial debris, placed in a fresh dish with 3x SSC, and gently cautious for 20 min at room temperature
geschüttelt. Die Filter werden auf Whatman-Papier 3MM übertragen und 10 min bei Zimmertemperatur getrocknet. Die Filter werden auf 3 Whatman-Papier MM in einem Ofen bei 800C für die Dauer von 2 Stunden gebacken. Anschließend werden sie 0,5 Stunden in 6x SSC bei Zimmertemperatur gewaschen und dann auf 50 ml vorgewärmtes (56Ό Vorhybridisierungsgemisch übertragen, dasaus 5OmMTHs-HCI, pH-Wert 7,5,1OmM EDTA, 1MNaCI, 0,5% SDS, 0,1% Natriumpyrophosphat, 10X Denhardt-Lösung (5OS Denhardlösung = 1 % BSA, Boehringer-Fraktion V; 1 % Polyvinylpyrrolidon -40; 1 % Ficoll 400) besteht. Dem Vorhybridisationsgemisch werden frisch zugesetzt: 0,1 mg/ml denaturierte Lachssperma-DNA (Maniatis u.a., S.327; Lit.5) und 0,01 mg/ml Poly-rA. Die Vorhybridisierung erfolgt unter sanftem Schütteln bei 56°C über die Dauer von 4 Stunden. Als Sonde für die Hybridisierung wird das einzelstrangbruchtranslaterierte 3,5kbp-EcoRI-Fragment von pPL35-5 verwendet, welches den C-Terminalbereich des pelD-Gens des A.niger-Stammes N756 (erhältlich von E. coli BJ 5183/pCG 3B11, DSM 3916, EP 88101397.3) enthält. Das Fragment wird vorher aus einem niedrigschmelzenden Agarosegel isoliert, und 0,3 μg des Fragments werden einzelstrangbruchtranslateriert (Maniatis u.a., S. 109-112; Lit. 5). Die EinzelstrangbruchtranslaterierteDNA wird 10 min lang in einem siedenden Wasserbad denaturiert, auf Eis gekühlt und 50 ml vorgewärmtem Vorhybridisationsgemisch zugesetzt. Die vorhybridisierten Filter werden einer nach dem anderen auf das Hybridisierungsgemisch übertragen. Die Hybridisierung erfolgt unter sanftem Schütteln über Nacht bei 560C. Die Filter werden bei 56°C gewaschen: 2x 30min mit 0,514x SSC, 0,1 % SDS und 2x 30min mit 2x SSC, 0,1 % SDS. Die Filter werden auf 3 MM-Papier übertragen und über eine Stunde durch Luft getrocknet. Nachdem sie auf 3MM-Papier geklebt wurden und eine entsprechende Markierung mit radiomarkierter Tusche erfolgt ist, werden die Filter mit Saran-Deckmaterial abgedeckt und über Nacht bei —70"C autoradiografiert, wozu Konica-Röntgenfilme und röntgen-omatische Kodak-Kassetten sowie normale Intensivierungsschirme verwendet werden. Auf diese Weise erhält man 44 positive Signale von den 5 gescreenten Planen. Positive Plaques werden mit einer sterilen Pasteur-Pipette aufgenommen, wozu die Platten auf dem Autoradiogramm sorgfältig in der richtigen Weise positioniert werden und die Tuschemarkierungen genutzt werden. Die Agarstücke, welche die positiven Plaques enthalten, werden in 1 ml PSB dispergiert. Man läßt die Phage über eine Stunde bei Zimmertemperatur unter gelegentlichem Wirbeln aus dem Agar diffundieren. Das Agar und die bakteriellen Zelltrümmer werden durch fünfminütiges Zentrifugeren entfernt, es werden 10μΙ Chloroform zugesetzt und die Phag-Vorratslösungen bei 4°C aufbewahrt. Die positiven Klone erhalten die Bezeichnungen X-PL1 bis X-PL4A. Da Phage in hoher Dichte plattiert werden, müssen die positiven Plaques zweimal gereinigt werden, wozu sie in geringer Dichte (±100Phag je Platte; 0,1 ml einer 103-Verdünnung der Phag-Vorratslösung) plattiert und das gesamte Verfahren der Replikatplattierung, Hybridisierung und Aufnahme der positiven Plaques wiederholt werden.shaken. The filters are transferred to Whatman 3MM paper and dried at room temperature for 10 minutes. The filters are baked on Whatman 3 MM paper in an oven at 80 0 C for a period of 2 hours. They are then washed 0.5h in 6x SSC at room temperature and then transferred to 50 ml of prewarmed (56Ό prehybridization mixture prepared from 50mMTHs-HCl, pH 7.5.1mM EDTA, 1M NaCl, 0.5% SDS, 0.1 % Sodium pyrophosphate, 10X Denhardt's solution (5% Denhard's solution = 1% BSA, Boehringer V fraction; 1% polyvinylpyrrolidone -40; 1% Ficoll 400) Freshly added to the prehybridization mixture: 0.1 mg / ml denatured salmon sperm DNA ( Maniatis et al., P.327, Lit.5) and 0.01 mg / ml poly-rA Prehybridization is carried out with gentle shaking at 56 ° C. for 4 hours .The probe for hybridization is the single-strand-break-transfused 3.5 kbp EcoRI fragment of pPL35-5 containing the C-terminal region of the pelD gene of A. niger strain N756 (available from E. coli BJ 5183 / pCG 3B11, DSM 3916, EP 88101397.3) isolated from a low-melting agarose gel, and 0.3 ug of the fragment are einzelstra ng-break-translated (Maniatis et al., pp. 109-112; Ref. 5). The single strand break-translated DNA is denatured in a boiling water bath for 10 minutes, cooled on ice, and added to 50 ml of prewarmed prehybridization mixture. The prehybridized filters are transferred one by one to the hybridization mixture. The hybridization is carried out with gentle shaking overnight at 56 0 C. The filters are washed at 56 ° C: 2x 30min with 0.514x SSC, 0.1% SDS and 2x 30min with 2x SSC, 0.1% SDS. The filters are transferred to 3 MM paper and dried for one hour by air. After being glued onto 3MM paper and marked with radiolabeled ink, the filters are covered with Saran overlay material and autoradiographed overnight at -70 ° C including Konica X-ray films and Kodak X-ray chromatographic cassettes and normal intensification screens In this way 44 positive signals are obtained from the 5 screened plaques Positive plaques are picked up with a sterile Pasteur pipette by carefully positioning the plates on the autoradiogram in the correct manner and using the ink markings. containing the positive plaques are dispersed in 1 ml of PSB The phage are allowed to diffuse from the agar for one hour at room temperature with occasional vortexing The agar and bacterial cell debris are removed by centrifugation for 5 minutes, 10μl of chloroform are added and the phag Stock solutions at 4 ° C The positive clones are designated X-PL1 to X-PL4A. Since phage are plated at high density, the positive plaques must be cleaned twice, by plating them at low density (± 100Phag per plate, 0.1 ml of a 10 3 dilution of the phag stock solution) and the entire replicate plating procedure, hybridization and recording the positive plaques are repeated.
Um DNA aus den rekombinanten Klonen zu isolieren, wird zuerst eine Amplifikation der Phage durch Infektion von E. coli NM 539 mit 0,1 ml der Phag-Vorratslösungen, die von gereinigten Klonen stammen, wie im Beispiel 1.5 vorgenommen und werden dann die Zellen in LC-Topagarose auf LC-Agar-Platten plattiert. Dadurch erhält man Platten mit konfluenter Lysis der Indikatorbakterien. Über die Platten werden 5ml PSB gegeben, und die Phage werden über einen Zeitraum von zwei Stunden durch sanftes Schütteln eluiert. Die eluierten Phage werden geerntet, Zelltrümmer werden durch Zentrifugieren entfernt, und es wird Chloroform bis zu 1 % zugesetzt. Das resultierende Plattenlysat wird bei4°C aufbewahrt. Es hat in der Regel ein Titer von etwa 1011pfu/ml.To isolate DNA from the recombinant clones, first amplify the phage by infecting E. coli NM 539 with 0.1 ml of the phag stock solutions derived from purified clones as in Example 1.5 and then incubate the cells in LC top agarose plated on LC agar plates. This gives plates with confluent lysis of the indicator bacteria. 5ml of PSB are placed over the plates and the phage are eluted by gentle shaking over a period of two hours. The eluted phage are harvested, cell debris is removed by centrifugation, and chloroform is added to 1%. The resulting plate lysate is stored at 4 ° C. It usually has a titer of about 10 11 pfu / ml.
Da Isolierungsverfahren im kleinen Maßstab aus Plattenlysatvorratslösungen und aus kleinangelegten flüssigen Kulturen (Maniatis, u. a., S. 65-68; Lit. 5) nicht immer verdauungsfähige DNA ergeben, werden Phage aus 250-ml-Lysaten isoliert. Diese werden hergestellt durch Züchten des Wirts, E. coli NM 539, auf einen O. D.eoo von 0,3 in LC + 0,2 % Maltose, 1OmM MgSO4,1 mM CaCI2 und anschließendes Zufügen von etwa 1010pfu des Plattenlysats. Nach weiterem Wachstum lösen sich die Bakterien innerhalb von 4 Stunden auf.Since small-scale isolation procedures from plate lysate stock solutions and small-scale liquid cultures (Maniatis, et al., Pp. 65-68, reference 5) do not always yield digestible DNA, phages are isolated from 250 ml lysates. These are prepared by growing the host, E. coli NM 539, to an ODeO of 0.3 in LC + 0.2% maltose, 10 mM MgSO 4 , 1 mM CaCl 2 and then adding about 10 10 pfu of plate lysate. After further growth, the bacteria dissolve within 4 hours.
RNase und DNase werden den Lysaten bis zu einer Endkonzentration von 2цд/тІ zugesetzt, und man läßt das Lysat bei Zimmertemperatur eine Stunde stehen. Zelltrümmer werden durch Zentrifugieren (20min, Zimmertemperatur, ЮОООхд) entfernt. In der obenaufschwimmenden Schicht werden 14,8g NaCI und 25g PEG 6000 aufgelöst, um Endkonzentrationen von 1M NaCI und 25% PEG zu erhalten. Man läßt die Phage über eine Stunde auf Eis oder über Nacht bei 4°C ausfällen und erntet sie durch Zentrifugieren (20min; ЮОООхд; 4°C). Die Pellets werden in 3ml Lambda-Verdünnungspuffer (LDB = 1OmM Tris/HCI, pH-Wert7,5,2OmM MgCI2,10OmM NaCI)suspergiert.ln4ml derPhagsuspension werden 2,5g CsCI aufgelöst, und das Gemisch wird mit der Pipette in 5-ml-Beckman-Schnellschlußröhrchen gegeben, die dann bis zur selben CsCI-Konzentration in LDB gefüllt werden. Die Röhrchen werden verschlossen und über Nacht in einem Beckman-RotorVTi65.2bei 50000U/min und4:C zentrifugiert. Das trübe Phagband, das unter einer normalen Lampe sichtbar ist, wird von der Seite des Rörchens punktiert. CsCI wird durch Dialyse in sterilen Röhren anhand von 211OmM Tris/HCI, pH-Wert 7,5,19 mM MgCI2,5OmM NaCI bei 4°C über die Dauer von 4 Stunden entfernt. Der Puffer wird einmal ausgewechselt. Phage werden in sterilen Greiner-Rohren aufgefangen, das Volumen wird mit dem Dialysepuffer auf 1 ml abgestimmt, es werden 50 μ110% SDS, 50μΙ 0,5 M EDTA, pH-Wert 8,0, und 25 μΙ von 20mg/ml-nukleasefreier Pronase zugesetzt und die Röhrchen 1 Stunde lang bei 37°C inkubiert. Das Volumen wird mit TE auf 3 ml erhöht, und diese Lösung wird mit gleichem Volumen von TE-gesättigtem Phenol, Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol, 25:24:1, und Chloroform/Isoamylalkohol, 24:1, extrahiert. Nachdem 0,1 Volumen von 3M Natriumazetat, pH-Wert 5,2, und 2,5 Volumen Ethanol zugesetzt worden sind, wird die DNA bei -200C über Nacht ausgefällt und durch Zentrifugieren (1 h, 20000x g bei 40C) aufgefangen. Das Pellet wird mit 70%igem Ethanol gewaschen, getrocknet und in 200μΙ geringem TE-Puffer aufgelöst. Die Ausbeute an Phag-DNA beträgt etwa 200μg/250ml Lysat.RNase and DNase are added to the lysates to a final concentration of 2Kd / L, and the lysate is allowed to stand at room temperature for one hour. Cell debris is removed by centrifugation (20min, room temperature, ЮОООхд). In the supernatent layer, 14.8 g NaCl and 25 g PEG 6000 are dissolved to give final concentrations of 1 M NaCl and 25% PEG. The phage are allowed to precipitate for one hour on ice or overnight at 4 ° C and harvested by centrifugation (20min; ЮОООхд; 4 ° C). The pellets are resuspended in 3 ml of lambda dilution buffer (LDB = 1OmM Tris / HCl, pH Wert7,5,2OmM MgCl 2, 10OmM NaCl) suspergiert.ln4ml derPhagsuspension are dissolved 2.5 g of CsCI, and the mixture with the pipette in 5- ml Beckman snap tubes, which are then filled to the same CsCl concentration in LDB. The tubes are sealed and centrifuged overnight in a Beckman Rotor VTi65.2 at 50000 rpm and 4 : C. The cloudy phag band, visible under a normal lamp, is dotted from the side of the rack. CsCl is removed by dialysis in sterile tubes using 211 mM Tris / HCl, pH 7.5, 19 mM MgCl 2 .5 mM NaCl at 4 ° C. over a period of 4 hours. The buffer is changed once. Phage are collected in sterile Greiner tubes, the volume is adjusted to 1 ml with the dialysis buffer, 50 μL 10% SDS, 50 μM 0.5 M EDTA, pH 8.0, and 25 μM of 20 mg / ml nuclease-free Pronase added and the tubes incubated for 1 hour at 37 ° C. The volume is increased to 3 ml with TE and this solution is extracted with equal volumes of TE-saturated phenol, phenol / chloroform / isoamyl alcohol, 25: 24: 1, and chloroform / isoamyl alcohol, 24: 1. After 0.1 volume of 3M sodium acetate, pH 5.2, and 2.5 volumes of ethanol are added, the DNA is precipitated at -20 0 C overnight and collected by centrifugation (1 h, 20000X g at 4 0 C ). The pellet is washed with 70% ethanol, dried and dissolved in 200 μΙ low TE buffer. The yield of phag-DNA is about 200μg / 250ml lysate.
Restriktionsanalyse von pelD-KlonenRestriction analysis of pelD clones
Von den positiven Phagen wurden 10 willkürlich für die weitere Analyse ausgewählt. Es wird lyg Phag-DNA mit 10 Einheiten EcoRI oder BgIII in einem Volumen von 20 μΙ für die Dauer von 2 Stunden bei 37 0C in den Puffern verdaut, die vom Hersteller empfohlen werden. Die Proben werden auf einem 0,6%igen Agarosegel getrennt, wozu 1 μg Lambda el 857-Sam 7-DNA verwendet wird, die mit Hind III (Lambda χ Hind III) verdaut wurde, als Marker, und EMBL4-DNA und pCG 3B11 -DNA, verdaut mitOf the positive phages, 10 were arbitrarily selected for further analysis. It is digested lyg phage DNA with 10 units of Eco RI or Bgl II in a volume of 20 μΙ for a period of 2 hours at 37 0 C in the buffers recommended by the manufacturer. The samples are separated on a 0.6% agarose gel using 1 μg Lambda el 857-Sam 7 DNA digested with Hind III (Lambda χ Hind III) as marker, and EMBL4 DNA and pCG 3B11 -DNA, digested with
EcoRI, dient als Kontrolle. Das Gel wird auf einem UV-Transilluminator unter Verwendung von Polaroid-Filmen 667 (4s, Blende 8) fotografiert. Die DNA wird auf Nitrozellulosefilter von Schleicher und Schüll, BA85, nach der Methode von Southern (1975), wie das von Maniatis, S. 382-386 (Lit. 5) beschrieben wurde, übertragen. Die Filter werden mit einem Gemisch von 32P-markierten (einzelstrangbruchtranslaterierten) Fragmenten des pelD-Gens, die den Bereich des gesamten Gens erfassen, markiert. Diese Fragmente sind das 2,9 kbp EcoRI-Fragment von pPL29-5 und das 3,5kbp EcoRI-Fragment von pPL35-5. Die Hybridisierungs- und Waschbedingungen sind mit den im Beispiel 2.1 beschriebenen identisch.EcoRI, serves as a control. The gel is photographed on a UV transilluminator using Polaroid 667 films (4s, aperture 8). The DNA is transferred to nitrocellulose filters from Schleicher and Schüll, BA85, according to the method of Southern (1975) as described by Maniatis, pp. 382-386 (ref. 5). The filters are labeled with a mixture of 32 P-labeled (single strand break-translated) fragments of the pelD gene that span the region of the entire gene. These fragments are the 2.9 kbp EcoRI fragment of pPL29-5 and the 3.5 kbp EcoRI fragment of pPL35-5. The hybridization and washing conditions are identical to those described in Example 2.1.
Die Bandlängen werden aus den Fotografien und Autoradiogrammen durch grafischen Vergleich auf einfachlogarithmischem Papier mit den bekannten Marker-Bändern errechnet. Die Restriktionskarten der Klone werden in der Abb. 1 gegeben. Die Klone λ-ΡΙ.4, -14, und -40 enthalten sowohl das 2,9- als auch das 3,5-kbp-EcoRI-Hybridisierungsfragment, wie es in pCG 3 B11 gefunden wird. λ-ΡΙ_5, -6, -10 und -33 enthalten das 3,5-kp-EcoRI-Fragment zusammen mit einem anderen hybridisierenden EcoRI-Fragment. Die Klone X-PL26 und -28 enthalten das 2,9-kbp-EcoRI-Fragment zusammen mit einem anderen hybridisierenden Fragment, während A-PL9 nur ein kleines hybridisierendes EcoRI-Fragment von 1,2 kbp enthält. Das vollständige 5,0-kbp-Bglll-Fragment von pCG 3 B11, welches das gesamte pelD-Strukturgen enthält, ist nur in den Klonen A-PL4, -14 u nd -40 enthalten. Das 3,7-kbp-Hybridisationsband, das in den Klonen A-PL5, -6, -10, -14, -33 und -40, nicht aber in pCG 3 B11 vorhanden ist, befindet sich flußabwärts des pelD-Gens im 5,0-kbp-Fragment. Einige hybridisierende Bglll-Fragmente enthalten noch 1,2 kbp des rechten Armes des Vektors. Alle Klone enthalten auch nichthybridisierende Fragmente, die identisch sind. Da es also offensichtlich den Anschein hat, daß die Restriktionsmuster sowohl des Strukturgens als auch den Gens in der Umgebung in allen Klonen identisch sind, wird geschlußfolgert, daß sie ihren Ursprung im selben Gen haben, dem pelD-Gen des A. niger-Stammes N400. Aus der Anzahl der plattierten Klone und der angenommenen Genomlänge von 3 χ 107bp wird abgeleitet, daß bei 25000 Klonen mit einer durchschnittlichen Insert-Länge von 15 kbp wenigstens 12 pelD-Klone gefunden werden. Da nur 2 der 10 analysierten Klone identisch sind, ist die Komplexität der Bibliothek sogar noch höher als angenommen (siehe Beispiel 3).The tape lengths are calculated from the photographs and autoradiograms by graphical comparison on plain logarithmic paper with the known marker bands. Restriction maps of the clones are given in Fig. 1. Clones λ-ΡΙ.4, -14, and -40 contain both the 2.9 and 3.5 kbp EcoRI hybridization fragments as found in pCG3B11. λ-ΡΙ_5, -6, -10 and -33 contain the 3.5 kp EcoRI fragment together with another hybridizing EcoRI fragment. The clones X-PL26 and -28 contain the 2.9 kbp EcoRI fragment together with another hybridizing fragment, while A-PL9 contains only a small hybridizing 1.2 kbp EcoRI fragment. The complete 5.0 kbp Bgl II fragment of pCG 3 B11, which contains the entire pelD structural gene, is contained only in clones A-PL4, -14 and -40. The 3.7 kbp hybridization band present in clones A-PL5, -6, -10, -14, -33 and -40, but not in pCG3 B11, is located downstream of the pelD gene in FIG , 0-kbp fragment. Some hybridizing BglII fragments still contain 1.2 kbp of the right arm of the vector. All clones also contain non-hybridizing fragments that are identical. Therefore, since it seems obvious that the restriction patterns of both the structural gene and the gene in the environment are identical in all clones, it is concluded that they originate in the same gene, the pelD gene of A. niger strain N400 , From the number of cloned clones and the assumed genome length of 3 × 10 7 bp, it is deduced that for 25,000 clones with an average insert length of 15 kbp at least 12 pelD clones are found. Since only 2 of the 10 clones analyzed are identical, the complexity of the library is even higher than expected (see Example 3).
Subklonieren von pelD-FragmentenSubcloning of pelD fragments
Die 5,0-kbp-Bglll-Fragmente von \-PL4 und pCG3B11, welche die pelD-Gene von A.niger N400 bzw. N 756 enthalten, werden in die BamHI-Stelle von Plasmid pBR322 subkloniert (siehe Klonierungsvektoren). In 20μΙ werden 4цд X-PL4 und 2цд pCG3B11 mit 10 Einheiten BgIII über zwei Stunden bei 370C bis zur Kompletion verdaut. Die Fragmente werden auf einem 1%igen Agarosegel mit niedrigem Schmelzpunkt (BRL) in TBE + 1 цд/rnl Ethidiumbromid bei 50V getrennt. Das 5,0-kbp-Fragment wird aus dem Gel herausgeschnitten, mit 0,4 ml TE verdünnt, es wird ein gleiches Volumen Phenol zugesetzt, und das Gemisch wird 10min auf 650C erhitzt, um die Agarose zu schmelzen. Nach einem fünfminütigen Zentrifugieren bei 12000U/min in einer Eppendorf-Tischzentrifuge 5414S wird die wäßrige Phase mit Phenol/Chloroform und Chloroform extrahiert, mit Ethanol ausgefällt, gewaschen, getrocknet und schließlich in 10μΙ geringem TE-Puffer aufgelöst.The 5.0 kbp BglII fragments of \ -PL4 and pCG3B11, which contain the pelD genes of A. niger N400 and N 756, respectively, are subcloned into the BamHI site of plasmid pBR322 (see cloning vectors). In 20μΙ 4цд X-PL4 are 2цд and digested with 10 units of BglII pCG3B11 over two hours at 37 0 C until Kompletion. The fragments are separated on a 1% low melting point agarose gel (BRL) in TBE + 1 cc ethidium bromide at 50V. The 5.0-kbp fragment is cut out from the gel, diluted with 0.4 ml of TE, it is added to an equal volume of phenol, and the mixture is heated to 65 0 C 10 min to melt the agarose. After centrifuging at 12,000 rpm for 5 minutes in an Eppendorf 5414S bench top centrifuge, the aqueous phase is extracted with phenol / chloroform and chloroform, precipitated with ethanol, washed, dried and finally dissolved in 10 μΙ low TE buffer.
Es werden 1 цд pBR322-DNA, die nach der Plasmidherstellungsmethode im großen Maßstab (Maniatis, u.a., S.86; Lit.5) hergestellt wurde und durch CsCI-Gradientenzentrifugation gereinigt worden ist, mit 5 Einheiten BamHI für die Dauer von 2 Stunden bei 37°C in einem Volumen von 20μΙ verdaut. Es werden 2 μΙ von 10 χ ClP-Puffer und 0,02 Einheiten von CIP zugesetzt und weitere 30min inkubiert. EDTA wird auf eine Endkonzentration von 25 mM zugesetzt, und das Gemisch wird für 10 min auf 65°C erhitzt. Die Lösung wird mit TE auf 200μΙ verdünnt und dreimal mitTE-gesättigtem Phenol, einmal mit Phenol/Chloroform und einmal mit Chloroform extrahiert. Nach der Ethanolausfällung wird die DNA in 50 μΙ geringen TE-Puffer aufgelöst. Ein DNA-Fragment zu 100 ng wird mit 20 ng der Vektor-DNA in einem Volumen von 20 μΙ unter den in Beispiel 1.4 beschriebenen Bedingungen ligiert. Die Hälfte des Ligationsgemischs wird für die Transformation von E. coli-MH 1-kompetenten Zellen verwendet, die nach derCaCI2-Methode (Maniatis, u.a., S. 250; Lit. 5) hergestellt wurden. Die Zellen werden auf LC-Agar-Platten, die 50pg/ml Ampizillin enthalten, plattiert und über Nacht bei 37°C inkubiert. Die Transformanten werden auf ihre Tetrazyklinsensitivität getestet, wozu sie in Kolonien zuerst auf LC-Platten mit 20 pg/ml Tc und dann auf LC+amp-Platten gestrichen werden. Die Transformanten werden über Nacht bei 370C in 5ml von LC+amp gezogen und die DNA wird unter Anwendung der alkalischen Lysis-Miniprep-Methode (Maniatis, u.a., S.368; Lit. 5) aus 1,5ml der Kultur isoliert. Die Miniprer-DNA werden mit BamHI und Pstl verdaut, und die Fragmente werden auf einem 1 %igen Agarosegel analysiert. Zwei Plasmide mit ihrem Ursprung von A-PL 4, welche das 5,0-kbp-Bglll-Fragment in entgegengesetzten Orientierungen enthalten, werden mit pGW840 und pGW841 bezeichnet. Weitere Plasmide, die von pCG3B11 stammen, werden mitpGW870und pGW871 bezeichnet. Die MH 1-Zellen, welche sie aufnehmen, werden bei -700C auf Glyzerol gehalten. Plasmid-DNA von 0,5-l-Kulturen dieser Klone wird im großen Maßstab isoliert (Maniatis u.a., S.86; Lit.5), durch CsCI-Zentrifugation gereinigt, phenolisiert, mit Ethanol ausgefällt und in 400μΙ geringen TE-Puffer aufgelöst. Die Ausbeute beträgt etwa 500μg. Die Plasmide werden der Restriktionskartierung unterzogen. Die Karte für Plasmid pGW840 wird in der Abb. 2 gezeigt und ist nicht von der für pGW870 zu unterscheiden. Auch die Plasmide pGW841 und pGW871, welche das Fragment in der entgegengesetzten Orientierung enthalten, sind nichtunterscheidbar, was auf die Identität der pelD-Gene von den A. niger-Stämmen N400 und N756 hinweist.1 цd of pBR322 DNA prepared by the large scale plasmid production method (Maniatis, et al., P.86; lit.5) and purified by CsCl gradient centrifugation was added with 5 units of BamHI for 2 hours 37 ° C digested in a volume of 20μΙ. 2 μΙ of 10 χ CIP buffer and 0.02 units of CIP are added and incubated for a further 30 minutes. EDTA is added to a final concentration of 25 mM and the mixture is heated to 65 ° C for 10 min. The solution is diluted to 200μΙ with TE and extracted three times with TE-saturated phenol, once with phenol / chloroform and once with chloroform. After ethanol precipitation, the DNA is dissolved in 50 μM low TE buffer. A DNA fragment of 100 ng is ligated with 20 ng of the vector DNA in a volume of 20 μΙ under the conditions described in Example 1.4. Half of the ligation mixture is used for the transformation of E. coli MH 1-competent cells prepared by the CaCl 2 method (Maniatis, et al., P 250, ref 5). The cells are plated on LC agar plates containing 50 μg / ml ampicillin and incubated overnight at 37 ° C. The transformants are tested for tetracycline sensitivity by staining in colonies first on LC plates containing 20 pg / ml Tc and then on LC + amp plates. The transformants are drawn overnight at 37 0 C in 5 ml of LC + amp and the DNA using the alkaline lysis miniprep method (Maniatis, inter alia, S.368; ref 5) isolated from 1.5 ml of culture. The Miniprer DNA is digested with BamHI and PstI and the fragments are analyzed on a 1% agarose gel. Two plasmids with their origin of A-PL 4 containing the 5.0 kbp Bgl II fragment in opposite orientations are designated pGW840 and pGW841. Other plasmids derived from pCG3B11 are designated pGW870 and pGW871. The MH-1 cells which they receive which are maintained at -70 0 C to glycerol. Plasmid DNA from 0.5 L cultures of these clones is isolated on a large scale (Maniatis et al., P.86; lit.5), purified by CsCl centrifugation, phenolated, ethanol precipitated and dissolved in 400 μM low TE buffer , The yield is about 500μg. The plasmids are subjected to restriction mapping. The map for plasmid pGW840 is shown in Fig. 2 and is indistinguishable from that for pGW870. Also, plasmids pGW841 and pGW871, which contain the fragment in the opposite orientation, are indistinguishable, indicating the identity of the pelD genes from A. niger strains N400 and N756.
Screenen nach. Isolierung und Charakterisierung von pelO-verwandten GenenScreen after. Isolation and characterization of pelO-related genes
Schaffung der Hybridisationsbedingungen durch Analyse von genomischen Übertragungen von A. niger-N400-DNA In einem Volumen von 20μΙ werden bei 37"C über die Dauer von 4 Stunden 2^g-DNA-Proben des A. niger-Stammes N400, die wie im Beispiel 1.1 isoliert worden sind, unter Verwendung von BamHI (BRL) oder Hind III (BRL) in HHA BOg Puffer verdaut. Die verdauten Proben werden auf 0,6%igen Agarosegels bei 40 V über die Dauer von 18 Stunden elektrophoretisch getrennt. Die DNA wird auf Nitrozellulosefilter transferiert und wie im Beispiel 2.3 gebacken. Die (Vor-)Hybridisationslösungen sind mit den im Beispiel 2.1 beschriebenen identisch.Generation of Hybridization Conditions by Analysis of Genomic Transfers of A. niger N400 DNA In a volume of 20μΙ at 37 "C for 2 hours, 2 ^ g DNA samples of the A. niger strain N400, as described in Example 1.1, using BamHI (BRL) or Hind III (BRL) digested in HHA BOg buffer The digested samples were electrophoresed on 0.6% agarose gels at 40 V for 18 hours is transferred to nitrocellulose filters and baked as in Example 2.3 The (pre-) hybridization solutions are identical to those described in Example 2.1.
Die bei der Vorhybridisation angewandte Temperatur ist immer die gleiche wie die Hybridisationstemperatur. Das einzelstrangbruchtranslaterierte BamHI/Pstl-Fragment von pGW840, das den Codierungsbereich des pelD-Gens enthält, wurde als Sonde verwendet. Die Hybridisation wird über 16 Stunden und über 40 Stunden bei unterschiedlichen Temperaturen (52°C, 60°C und 680C) ausgeführt. Bei den drei unterschiedlichen Temperaturen wird mit den beiden folgenden Waschbedingungen gearbeitet: 2x 30min 5x SSC, 0,1% SDS, gefolgt von 2x30min3x SSC, 0,1 %SDS im Vergleich zu4x 30min 5x SSC, 0,1 %SDS. Bei 68% wird außerdem eine Waschung zweimal mit 2x SSC, 0,1 % SDS und zweimal mit 0,2x SSC, 0,1 % SDS einbezogen. Bei 68°C und Verwendung der 0,2x SSC-Waschungen tritt nur homologe Hybridisation ein. Werden höhere Salzkonzentrationen angewendet, treten einige andere schwache Signale auf. Bei 52 0C ist der Hintergrund stark und die Hybridisation schwach. Die besten Bedingungen für eine „heterologe" Hybridisation erreicht man bei 60°C über die Dauer von 40 Stunden bei Anwendung der Waschkombination 5 χ SSC und 3 χ SSC. Diese können noch weiter optimiert werden, wenn man 4x SSC in Verbindung mit 2x SSC anstelle von 5χ SSC in Verbindung mit 3x SSC anwendet. Die Signale, die bei diesen genomischen Übertragungen von A. niger N400 bei einer Sondierung mit dem 1,6-kbp-BamHI:Pstl-Fragment von pGW840 Sichtbarwerden, werden in der Tabelle I zusammengefaßt.The temperature used in prehybridization is always the same as the hybridization temperature. The single-strand break-translated BamHI / PstI fragment of pGW840, which contains the coding region of the pelD gene, was used as a probe. The hybridization is carried out for 16 hours and for 40 hours at different temperatures (52 ° C, 60 ° C and 68 0 C). At the three different temperatures, the following two washing conditions are used: 2x 30min 5x SSC, 0.1% SDS followed by 2x30min3x SSC, 0.1% SDS compared to 4x 30min 5x SSC, 0.1% SDS. At 68%, a wash is also included twice with 2x SSC, 0.1% SDS, and twice with 0.2x SSC, 0.1% SDS. At 68 ° C and using the 0.2x SSC wash, only homologous hybridization occurs. When higher salt concentrations are applied, some other weak signals appear. At 52 ° C, the background is strong and the hybridization is weak. The best conditions for "heterologous" hybridization are achieved at 60 ° C over a period of 40 hours using the 5 χ SSC and 3 χ SSC wash combination, which can be further optimized by using 4x SSC in conjunction with 2x SSC instead of 5χ SSC in conjunction with 3x SSC The signals seen in these genomic transfers of A. niger N400 when probed with the 1.6 kbp BamHI: PstI fragment of pGW840 are summarized in Table I.
Hybridisationssignale in genomischer DNA von A. niger N 400, sondiert mit dem 1,6-kb-BamHI/Pstl-Fragment von pGW840Hybridization signals in A. niger N 400 genomic DNA probed with the 1.6 kb BamHI / PstI fragment of pGW840
BamHI Hind IIIBamHI Hind III
7,5 kbp stark homolog; pelD 21,0 kbp stark homolog; pelD7.5 kbp strongly homologous; pelD 21.0 kbp strongly homologous; PELD
4.3 kbp stark 3,9 kbp stark4.3 kbp strong 3.9 kbp strong
4,1 kbp schwach 7,1 kbp schwächer4.1 kbp weak 7.1 kbp weaker
18,0 kbp schwach 4,4 kbp schwach18.0 kbp weak 4.4 kbp weak
8.4 kbp sehr schwach 4,6 kbp schwach8.4 kbp very weak 4.6 kbp weak
1,5 kbp sehr schwach1.5 kbp very weak
Screenen der BibliothekScreen the library
Auf 5 Platten werden 2,5 χ 104 Phage der N400-Lambda-Bibliothek plattiert und von jeder Platte 3 Nitrolzellulosereplikate gemacht, wie das im Beispiel 2.1 beschrieben wurde. Auch der (Vor-) Hybridisationspuffer wird im Beispiel 2.1 beschrieben. Das erste Replikat von jeder Platte wird bei 600C über 40 Stunden mit dem 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Fragment von gGW840 hybridisiert und zweimal bei dieser Temperatur über 30min mit 4x SSC, 0,1 % SDS, und zweimal über 30min mit 2x SSC, 0,1 % SDS gewaschen, wie das im Beispiel 3.1 beschrieben wurde. Diese Bedingungen werden als heterologe Bedingungen bezeichnet.On 5 plates, 2.5 × 10 4 phages of the N400 lambda library are plated and 3 nitrite cell replicates are made from each plate, as described in Example 2.1. The (pre-) hybridization buffer is also described in Example 2.1. The first replica of each plate is hybridized with the 1.6 kbp BamHI / PstI fragment of gGW840 at 60 0 C for 40 hours and washed twice at that temperature for about 30 minutes with 4x SSC, 0.1% SDS, and twice Washed for 30 min with 2x SSC, 0.1% SDS, as described in Example 3.1. These conditions are called heterologous conditions.
Das zweite Replikat von jeder Platte wird bei 68 0C mit dem gleichen Fragment hybridisiert und zweimal über 30 min mit 2 χ SSC, 0,1 % SDS, und zweimal über 30min mit 0,2χ SSC, 0,1 % SDS, gewaschen. Diese Bedingungen werden als homogene Bedingungen bezeichnet. Das dritte Replikat von jeder Platte wird homolog mit dem 0,35-kbp-BamHI-Fragment von pGW840 hybridisiert, das sich im Promotorbereich von pelD direkt im Anschluß an das 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Fragment befindet. Man erhält 29 Plaques, die heterolog hybridisieren, nicht aber (oder sehr schwach) homolog. Sie werden als λ-PL 101 bis λ-PL 129 bezeichnet.The second replicate from each plate is hybridized at 68 ° C. to the same fragment and washed twice with 30 μl of 2% SSC, 0.1% SDS, and twice for 30 min with 0.2% SSC, 0.1% SDS. These conditions are called homogeneous conditions. The third replicate from each plate is homologously hybridized to the 0.35 kbp BamHI fragment of pGW840 located in the promoter region of pelD immediately following the 1.6 kbp BamHI / PstI fragment. This gives 29 plaques which hybridize heterologously, but not (or very weakly) homologously. They are referred to as λ-PL 101 to λ-PL 129.
Man erhält 19 Plaques, die stark homolog und heterolog mit der BamHI/Pstl-Sonde hybridisieren. Sie werden als λ-PL 130 bis X-PL148 bezeichnet und als pelD-Klone betrachtet. Davon hybridisieren 2 nur schwach mit der 0,35-BamHI-Sonde (λ-ΡΙ.145 und λ-ΡΙ_146) und enthalten daher wahrscheinlich nur einen Teil des Promotorbereiches. Die anderen hybridisieren stark. Man erhält nur einen Klon, der nur mit der 0,35-kbp-BamHI-Sonde hybridisiert (X-PL149).This gives 19 plaques that hybridize strongly homologous and heterologous with the BamHI / PstI probe. They are referred to as λ-PL 130 to X-PL148 and are considered as pelD clones. Of these, 2 hybridize only weakly to the 0.35 BamHI probe (λ-ΡΙ.145 and λ-ΡΙ_146) and therefore likely contain only part of the promoter region. The others hybridize strongly. Only one clone is obtained which only hybridizes with the 0.35 kbp BamHI probe (X-PL149).
Alle Klone werden aufgenommen und zweimal durch Plattieren und heterologes Hybridisieren mit der 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Sonde gereinigt. Bei einem zweiten Screening-Experiment wurden zusätzlich 23 pelD-Klone und 25 andere Klone ermittelt (\-PL151bisX-PL198).All clones are picked and purified twice by plating and heterologous hybridization with the 1.6 kbp BamHI / PstI probe. In a second screening experiment, an additional 23 pelD clones and 25 other clones were detected (\ -PL151bisX-PL198).
Charakterisierung von Lambda-Klonen durch Plaque-Hybridisierungssignal mit unterschiedlichen, von pelD abgeleiteten SondenCharacterization of lambda clones by plaque hybridization signal with different pelD-derived probes
Bei diesem Experiment wird eine Klassifizierung der isolierten Klone unter Verwendung unterschiedlicher Teile des Codierungsbereichs von pelD als Sonde beschrieben. Einbezogen werden λ-PLI 01 bis -130, während K-PlA als positive Kontrolle verwendet wird. Einbezogen wird auch λ-PL 145. Die Klone werden plattiert, und es wird nur ein Replikat hergestellt, das in 6 Teile unterteilt wird. Auf diese Weise sollen Unterschiede im Hybridisationssignal zwischen Replikaten ausgeschlossen werden. Getrennte Teile der Replikate werden mit den folgenden 32P-markierten Sonden sowohl homolog als auch heterolog hybridisiert:In this experiment, a classification of the isolated clones using different parts of the coding region of pelD as a probe is described. Included are λ-PLI 01 to -130, while K-PlA is used as a positive control. Also included is λ-PL 145. The clones are plated and only one replica is made, which is divided into 6 parts. In this way, differences in the hybridization signal between replicas should be excluded. Separate portions of the replicates are hybridized with the following 32 P-labeled probes, both homologous and heterologous:
1: das komplette 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Fragment von pGW840Figure 1: the complete 1.6 kbp BamHI / PstI fragment of pGW840
2: das 649-bp-BamHI/Xhol-Fragment von gWG 840 (N-Terminalcodierungsbereich von pelD) 3: das 244-bp-Xhol/Pstl-Fragment von pGW840 (C-Terminalcodierungsbereich von pelD).2: the 649 bp BamHI / Xhol fragment of gWG 840 (N-terminal coding region of pelD) 3: the 244 bp XhoI / PstI fragment of pGW840 (C-terminal coding region of pelD).
Wie für pelD-Klone erwartet wurde, hybridisieren λ-Ρί4, -130 und -145 sowie λ-PLIOI unter homologen und heterologen Bedingungen stark mit diesen Sonden. Der letztgenannte Klon, λ-PL 101, befindet sich am Rand eines Filters in Beispiel 3.2 und wird daher beim ersten Screening nicht als pelD aufgeführt. Die eben genannten Klone werden als (pelD-) Klone der Klasse I klassifiziert. Alle anderen Klone können in zwei andere Klassen unterteilt werden: Klasse Il hybridisiert nicht nur heterogen mit der gesamten Sonde, sondern auch mit der N-Terminalsonde. Die homologe Hybridisation ist mit dem gesamten pelD-Gen als Sonde nur schwach. Klone der Klasse III hybridisieren überhaupt nicht mit der N-Terminalsonde und auch nicht homolog mit der gesamten Sonde. Die C-Sonde hybridisiert nicht mit Klonen der Klasse Il und III. Aus diesen Experimenten wurde die Schlußfolgerung gezogen, daß wenigstens zwei verwandte Gene bei den isolierten Klonen sind. Zu den Klonen der Klasse Il gehören: λ-Ρί104,-105,-109,-113,-114,-115,-119,-122,-124,-125,-128 und-129. Die Klone der Klasse III sind: λ-Ρί102,-103,-106,-107,-108,-110,-111,-116,-117,-118,-120,-121 und-123.As expected for pelD clones, λ-Ρί4, -130, and -145 and λ-PLIOI strongly hybridize under homologous and heterologous conditions with these probes. The latter clone, λ-PL 101, is located at the edge of a filter in Example 3.2 and is therefore not listed as pelD in the first screening. The clones just named are classified as class I (pelD) clones. All other clones can be divided into two other classes: Class II not only hybridizes heterogeneously with the entire probe, but also with the N-terminal probe. Homologous hybridization is only weak with the entire pelD gene as a probe. Class III clones do not hybridize at all with the N-terminal probe and are not homologous with the entire probe. The C probe does not hybridize with class II and III clones. From these experiments, it was concluded that at least two related genes are in the isolated clones. Class II clones include: λ-Ρί104, -105, -109, -113, -114, -115, -119, -122, -124, -125, -128 and -129. The class III clones are: λ-Ρί102, -103, -106, -107, -108, -110, -111, -116, -117, -118, -120, -121, and-123.
Plattenlysatvorratslösungen, 250ml flüssige Lysate und Phag-DNA-Präparate im großen Maßstab aus diesen Lysaten werden wie im Beispiel 2.2 hergestellt. Das geschieht für 24 Klone, von denen 3 pelD-Klone {λ-ΡΙ4, -130, -145) sind. Eine Klon-DNA geht während der DNA-Isolierung verloren (λ-PL 124). Die aus diesen Klonen isolierte DNA wird in 1 -pg-Proben in insgesamt 20 μΙ mit 10 Einheiten Enzym verdaut. Alle Klone werden mit EcoRI, BamHI, Hind III, EcoRI/BamHI, BamHI/Hind III, EcoRI/Hind III und EcoRI/BamHI/Hind III verdaut. Die Fragmente werden auf 0,6%igem Agarosegel getrennt und wie im Beispiel 2.3 auf Nitrozellulosefilter übertragen. Übertragungen werden heterolog mit dem 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Fragment von pGW840 hybridisiert, wie das im Beispiel 3.1 beschrieben wurde.Plate lysate stock solutions, 250 ml liquid lysates and large scale phag-DNA preparations from these lysates are prepared as in Example 2.2. This happens for 24 clones, of which 3 are pelD clones {λ-ΡΙ4, -130, -145). A clone DNA is lost during DNA isolation (λ-PL 124). The DNA isolated from these clones is digested in 1 pg samples in a total of 20 μΙ with 10 units of enzyme. All clones are digested with EcoRI, BamHI, HindIII, EcoRI / BamHI, BamHI / HindIII, EcoRI / HindIII and EcoRI / BamHI / HindIII. The fragments are separated on 0.6% agarose gel and transferred to nitrocellulose filter as in Example 2.3. Transmissions are heterologously hybridized to the 1.6 kbp BamHI / PstI fragment of pGW840 as described in Example 3.1.
Zwei Klone (λ-PL 112 und λ-PL 129) hybridisieren nicht. Die Bandlängen werden sowohl aus den Fotografien wie auch aus den Autoradiogrammen berechnet. Vom Klon λ-PL 113 abgesehen, enthalten alle Klone zu viele Fragmente, um eine vollständige Karte abzuleiten.Two clones (λ-PL 112 and λ-PL 129) do not hybridize. The tape lengths are calculated from both the photographs and the autoradiograms. Apart from clone λ-PL 113, all clones contain too many fragments to derive a complete map.
Es ist jedoch möglich, eine Karte des Hybridisierungsbereiches abzuleiten und durch Kombination von Daten zu anderen nichthybridisierenden Bändern zuzuweisen, welche Klone vom selben Gen abgeleitet sind. Es ist klar, daß von den restlichen 18 analysierten Klonen der Klassen Il und IM 5 Gene vorhanden sind. Sie werden als pelA, pelB, pelC, pelE und pelF bezeichnet. Die Zuweisung von Klonen zu diesen Genen wird in der Tabelle Il zusammengefaßt.However, it is possible to derive a map of the hybridization region and, by combining data to other non-hybridizing bands, assign which clones are derived from the same gene. It is clear that of the remaining 18 analyzed clones of classes II and III, there are 5 genes. They are referred to as pelA, pelB, pelC, pelE and pelF. The assignment of clones to these genes is summarized in Table II.
Zuweisung von isolierten Klonen zu unterschiedlichen pel-GenenAssignment of isolated clones to different pel genes
(part heißt, daß die Hybridisierungsbänder nur teilweise in diesen Klonen vorhanden sind)(part means that the hybridization bands are only partially present in these clones)
pelE PL 116, PL 107 (part)pelE PL 116, PL 107 (part)
pelF PL 102, PL 103, PL 110, PL 120, PL 121 (part), PL123 (part)pelF PL 102, PL 103, PL 110, PL 120, PL 121 (part), PL123 (part)
Die Bandlänge wird in kbp angegeben.The tape length is specified in kbp.
EcoRI BamHI HindillEcoRI BamHI Hindill
Ein Vergleich der Länge des Hybridisierungsfragmentes der isolierten Gene und der Länge der Hybridisationsfragmente von genomischen DNA-Übertragungen wird in der Tabelle III gegeben. Aus diesen Daten wird geschlußfolgert, daß alle Bänder, die in den genomischen Übertragungen hybridisieren, in den isolierten Klonen vorhanden sind und daß unter diesen Hybridisationsbedingungen keine anderen verwandten Gene isoliert werden können. Die Plaque-Hybridisationsergebnisse (Beispiel 3.3) zeigen, daß jedes Gen, wenn man partielle Klone nicht berücksichtig, ein spezifisches Hybridisationsmuster mit den getesteten Sonden hat. Das wird in der Tabelle IV zusammengefaßt.A comparison of the length of the hybridization fragment of the isolated genes and the length of the hybridization fragments of genomic DNA transfers is given in Table III. From this data, it is concluded that all bands that hybridize in the genomic transfers are present in the isolated clones and that no other related genes can be isolated under these hybridization conditions. The plaque hybridization results (Example 3.3) show that each gene, unless partial clones are considered, has a specific pattern of hybridization with the probes tested. This is summarized in Table IV.
Vergleich der Signalstärke von unterschiedlichen Genen bei der homologen und heterologen Plaque-Hybridisation mitunterschiedlichen petD-Sonden nach dem Experiment in Beispiel 3.3 Der Grad der Hybridisation wird durch die Anzahl der +-Zeichen ausgedrückt. Das homologe pelD-Gen hybridisiert mit wenigstens 10 +-Zeichen; + sehr schlechte Hybridisation, — keine HybridisationComparison of signal strength of different genes in homologous and heterologous plaque hybridization with different petD probes after the experiment in Example 3.3. The degree of hybridization is expressed by the number of + symbols. The homologous pelD gene hybridizes with at least 10+ characters; + very poor hybridization, - no hybridization
Heterologe Hybridisation Homologe HybridisationHeterologous hybridization Homologous hybridization
Sonde Ganzes N-Term. C-Term. Ganzes N-Term. C-Term.Probe whole N-term. C-term. Whole N term. C-term.
Gen GenGene gene
pelF ++++ + ± ±n - -pelF ++++ + ± ± n - -
Subklone der Hybridisationsfragmente, die aus den im Beispiel 3.3 gewonnenen λ-Klonen gewonnen werden, werden im Vektor pBR322 hergestellt, der durch EcoRI, BamHI oder Hind III verdaut und anschließend dephosphoryliert wird. Fragmentisolierung aus LMP-Agarosegels, Vektorherstellung, Ligation, Transformation von E. coli MH1, Miniprep-DNA-Isolierung und großangelegte Plasmidisolierung werden nach den Standardverfahren durchgeführt, die im Beispiel 2.4 beschrieben worden sind.Subclones of the hybridization fragments, which are obtained from the λ clones obtained in Example 3.3, are prepared in the vector pBR322, which is digested by EcoRI, BamHI or Hind III and subsequently dephosphorylated. Fragment isolation from LMP agarose gels, vector production, ligation, transformation of E. coli MH1, miniprep DNA isolation, and large-scale plasmid isolation are performed according to the standard procedures described in Example 2.4.
Die Fragmente werden in den geeigneten Vektor ligiert, wie das im Beispiel 2.4 beschrieben wurde. Transformierte E.coli MH 1-Zellen werden auf LC + 50pg/ml amp plattiert. Die Transformanten werden auf Tetrazyklinsensitivität getestet. Die EcoRI-Klone sind alle resistent. Dann werden Miniprep-DNA mit geeigneten Enzymen verdaut, um auf die richtigen Inserts zu prüfen und die Orientierung der Fragmente zu bestimmen. Die ausgewählten Plasmide werden in der Tabelle V zusammengefaßt. Zellen, welche diese aufgenommen haben, werden bei -70°C auf Glyzerol gelagert.The fragments are ligated into the appropriate vector as described in Example 2.4. Transformed E. coli MH 1 cells are plated to LC + 50pg / ml amp. The transformants are tested for tetracycline sensitivity. The EcoRI clones are all resistant. Then, miniprep DNA is digested with appropriate enzymes to test for the correct inserts and to determine the orientation of the fragments. The selected plasmids are summarized in Table V. Cells that have taken up are stored at -70 ° C on glycerol.
Plasmid Gen Fragment Ursprung OrientierungPlasmid gene fragment origin orientation
pGW820 pel A 7,5 EcoRI X-PL113 2pGW820 pel A 7.5 EcoRI X-PL113 2
pGW821 4,3 BamHI 2pGW821 4.3 BamHI 2
PGW822 3,9 Hindill 2PGW822 3.9 Hindill. 2
pGW823 7,5 EcoRI 1pGW823 7.5 EcoRI 1
pGW824 4,3 BamHI 1pGW824 4.3 BamHI 1
pGW825 3,9Hindlll 1pGW825 3.9% 1
pGW880 pelE 4,6Hindlll X-PL109 1pGW880 pelE 4,6Hindlll X-PL109 1
pGW881 4,6Hindlll 2pGW881 4,6Hindlll 2
Die Plasmide pGW820, -830, -860 und -880 wurden im großen Maßstab isoliert und einer Restriktionskartierung unterzogen.Plasmids pGW820, -830, -860 and -880 were isolated on a large scale and subjected to restriction mapping.
Karten dieser Plasm ide werden in den Abbildungen 1 bis 6 gegeben.Maps of this plasm ide are given in Figures 1 through 6.
Um die Genlage und -orientierung zu bestimmen, werden Southern-Transfers von Plasmidverdauungen heterolog mit dem 1,6-kbp-BamHI/Pstl-Fragment von pGW840 hybridisiert, und identische Transfers werden heterolog mit einem N-Terminalfragment desselben Plasmids hybridisiert, welches das 649-bp-BamHI/Xhol-Fragment für die Kartierung von pGW820 und -830 und das 766-bp-BamHI/EcoRl-Fragment für pGW850 und -860 ist.To determine gene location and orientation, Southern transfers of plasmid digests are heterologously hybridized to the 1.6 kbp BamHI / PstI fragment of pGW840, and identical transfers are heterologously hybridized to an N-terminal fragment of the same plasmid encoding the 649 -bp-BamHI / Xhol fragment for the mapping of pGW820 and -830 and the 766-bp BamHI / EcoRI fragment for pGW850 and -860.
Die Plasmide pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 und pGW880 wurden in E.coli HB101 kloniert und am I.Februar 1988 bei der Deutschen Sammlung für Mikroorganismen, Grisebachstr.8,3400 Göttingen, hinterlegt. Sie erhielten die DSM-Nr.4388, 4389,4390,4391 bzw. 4392.The plasmids pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 and pGW880 were cloned in E. coli HB101 and deposited on February 1, 1988 at the Deutsche Sammlung für Mikroorganismen, Grisebachstr.8.3400 Göttingen. They received DSM Nos. 4,388, 4389,4390,4391 and 4392, respectively.
Partielle Sequenz des pelD-Gens des A. niger-Stammes N400 und deren Identität mit pel I von A. niger-Stamm N Nach der LMP-Agarosegel-Elektrophorese, wie sie im Beispiel 2.4 beschrieben, wurde, werden geeignete Restriktionsfragmente von pGW840 isoliert. Diese werden nach dem BRL-M 13-Cloning/Dideoxysequenzierungshandbuch (S. 26,27; Lit6) in die Vektoren M13mp18RF und M13mp 19RF kloniert. Die Transformation von E. coli JM103, die Plattierung auf Minimal-X-gal-Partial sequence of the pelD gene of the A. niger strain N400 and its identity with pel I of A. niger strain N After the LMP agarose gel electrophoresis as described in Example 2.4, suitable restriction fragments of pGW840 are isolated. These are cloned into the M13mp18RF and M13mp 19RF vectors according to the BRL-M 13 cloning / dideoxy sequencing handbook (p.26, 27; Lit6). Transformation of E. coli JM103, plating to minimal X-gal.
Indikatorplatten und die Isolierung von einzelstrangiger DNA aus rekombinanten Phagen erfolgen nach den Anweisungen im gleichen Handbuch (S. 29-34). Einige Klone werden nach der Dideoxykettenterminationsmethode nach Sanger sequenziert, die auf den Seiten 38-74 des BRL-Handbuches beschrieben wirdIndicator plates and the isolation of single-stranded DNA from recombinant phage are performed according to the instructions in the same manual (pages 29-34). Some clones are sequenced according to the Sanger dideoxy chain termination method described on pages 38-74 of the BRL Handbook
Die zwischen den Nukleotiden —457 und +100 bestimmten Sequenzen sind mit der entsprechenden Sequenz des PU-Gens identisch, das von A. niger N756 abgeleitet wurde und im Plasmid pCG3B11 (EP88101 397 3) vorhanden ist Die Sequenz, die aus BamHI von der Position— 457 bis zur Position +100 bestimmt wurde, besteht aus 457 Nukleotiden der Promotorsequenz, den 57 Nukleotiden mit der Codierung der Signalsequenz und 43 Nukleotiden mit der Codierung fur die ersten ISN-Terminal-Ammosauren des reifen PLD-Protems.The sequences determined between nucleotides -457 and +100 are identical to the corresponding sequence of the PU gene derived from A. niger N756 and present in plasmid pCG3B11 (EP88101 397 3). The sequence derived from BamHI from position 457 to position +100, consists of 457 nucleotides of the promoter sequence, 57 nucleotides encoding the signal sequence, and 43 nucleotides encoding the first ISN-terminal ammosaurs of the mature PLD proteme.
Auf Grund der identischen Restriktionskarten des N400-pelD-GEns in pGW840 und des N756-pelD-Gensin pCG3B11 und der vollständig identischen Daten der N-Terminalsequenz wird angenommen, daß die beiden Gene identisch sind Demzufolge wird angenommen, daß das PLD-Protein mit dem früheren PLI-Protein identisch istBecause of the identical restriction maps of the N400 pELD gene in pGW840 and the N756 pelD gene in pCG3B11 and the completely identical data of the N-terminal sequence, it is assumed that the two genes are identical. Thus, it is believed that the PLD protein is linked to the identical to earlier PLI protein
Sequenzbestimmung des pelA-, pelB- und pelC-GensSequence determination of the pelA, pelB and pelC gene
Fragmente von pGW820, pGW830 und pGW850 werden in M13mp 18RF und Μ13mp 19RF (siehe Beispiel 4.1) oder in die Plasmide pEMBL 18 und pEMBL19 (Dente u.a.. Lit.7,8) subkloniert Einzefstrangige DNA von den Plasmidklonen erhalt man durch Infektion mit dem Helfer-Phag R408 (Russell u.a., Lit.9).Fragments of pGW820, pGW830 and pGW850 are subcloned into M13mp 18RF and Μ13mp 19RF (see Example 4.1) or into the plasmids pEMBL 18 and pEMBL19 (Dente et al., Lit.7, 8) Single-stranded DNA from the plasmid clones is obtained by infection with the helper -Phag R408 (Russell et al., Lit.9).
Exonuklease-Ill-Deletionsklone wurden aus pGW850 nach der Methode von Hemkoff (Lit.28) hergestellt. Das3,0kb-Smal-Bglll-Fragment von pGW850, an dem sich das pelC-Gen befindet, wird in pEMBL 19 subkloniert. Mit Saml und Sacl werden 50 цд dieses Klons verdaut und nach der Extraktion mit Phenol/Chloroform und der Ethanolausfallung mit Exonuklease III verdaut Zu unterschiedlichen Zeitintervallen werden Proben genommen, die Exonuklease III wird durch den Zusatz von NaCI und EDTA inaktiviert, und es wird 10 min bei 700C inkubiert. Überstehende ssDNA-Enden werden durch S1-Nuklease entfernt, und die kohasiven Enden werden mit T4-DNA-Polymerase glatt gemacht Nach der Selbstligierung und der Transformation von E coli JM103 mit diesen Deletionsklonen erhalt man einzelstrangige DNA durch Infektion mit dem Helfer-Phag R408. pGW820 wird von der Pvull-Stelle an Position 1000 bis zur Clal-Stelle an Position 4175 sequenziert (siehe Abb. 1). Bei pG W 830 wird das 2 774 bp-Xhol-Fragment sequenziert (siehe Abb.2). pGW850 wird von der EcoRI-Stelle in Position 0 bis zur Position 3168 sequenziert (siehe Abb.3)Exonuclease III deletion clones were prepared from pGW850 according to the method of Hemkoff (Lit.28). The 3.0kb SmaI-BglII fragment from pGW850, which has the pelC gene, is subcloned into pEMBL19. With Saml and Sacl 50 цд of this clone are digested and digested after extraction with phenol / chloroform and ethanol precipitation with exonuclease III at different time intervals samples are taken, the exonuclease III is inactivated by the addition of NaCl and EDTA, and it is 10 min incubated at 70 0 C. Supernatant ssDNA ends are removed by S1 nuclease, and the cohesive ends are flattened with T4 DNA polymerase. Following self-ligation and transformation of E. coli JM103 with these deletion clones, single-stranded DNA is obtained by infection with helper phage R408. pGW820 is sequenced from the Pvull site at position 1000 to the Clal site at position 4175 (see Figure 1). For pG W 830, the 2 774 bp Xhol fragment is sequenced (see FIG. 2). pGW850 is sequenced from the EcoRI site in position 0 to position 3168 (see Fig.3)
Die Sequenzstrategien fur diese Gene werden in den Abbildungen 7,8 und 9 angegeben. Es werden mehrere Oligonukleotide unter Anwendung der Phosphoramiditmethode von Caruthers (Lit. 10) bei Einsatz eines Oligonukleotidsynthesiziers von Applied Biosystems (Modell 380 B) synthetisiert. Sie werden als Sequenzierungsstarter verwendet, ihre Position wird in den Abbildungen 7 und 8 angegeben.Sequence strategies for these genes are shown in Figures 7, 8 and 9. Several oligonucleotides are synthesized using the phosphoramidite method of Caruthers (Ref. 10) using an Applied Biosystems oligonucleotide synthesizer (Model 380B). They are used as sequencing initiators, their position is shown in Figures 7 and 8.
Die gesamte Sequenz des pelA-Gens wird in der Abb.9 in der 5'-»3'-Richtung gegeben. Die 3175bp-Sequenz beginnt mit dem ersten Nukleotiden der Pvull-Stelle in der Position 1000 von pGW820 und endet beim letzten Nukleotiden der Clal-Stelle in der Position 4175 in pGW820.The entire sequence of the pelA gene is shown in Figure 9 in the 5 '- »3' direction. The 3175bp sequence starts with the first nucleotide of the Pvull site at position 1000 of pGW820 and ends at the last nucleotide of the ClaI site at position 4175 in pGW820.
Die pelA-Sequenz besteht aus 1360 Nukleotiden des Promotorbereichs, 1355 Resten des Strukturteils und 360 Nukleotiden des Terminatorbereichs.The pelA sequence consists of 1360 nucleotides of the promoter region, 1355 residues of the structural part and 360 nucleotides of the terminator region.
Der Aminosaurefolge von PLA (siehe Beispiel 6.3) geht eine Signalsequenz von 20 Aminosäuren voraus, wie aus der Nukleotidfolge abgeleitet werden kann.The amino acid sequence of PLA (see Example 6.3) is preceded by a signal sequence of 20 amino acids, as can be deduced from the nucleotide sequence.
MET-LYS-TYR-SER-THR-ILE-PHE-SER-ALA-ALA-ALA-ALA-VAL-PHE-ALA-GLY-SER-ALA-ALA-ALAMET-LYS-TYR-SER-THR-ILE-PHE-SER-ALA-ALA-ALA-ALA-VAL-PHE-ALA-GLY-SER-ALA-ALA-ALA
Die Homologie mit der Signalfolge des pelD-Gens wird durch ein Sternchen angegeben. Auch die ersten 5 Reste des reifen Proteins haben dieselbe Aminosäurefolge in pelA und pelD.The homology with the signal sequence of the pelD gene is indicated by an asterisk. The first 5 residues of the mature protein also have the same amino acid sequence in pelA and pelD.
Die gesamte Folge des pelB-Gens wird in der Abb. 10 gegeben, ebenfalls in der 5'—>3'-Richtung. Die 2 774bp-Sequenz beginnt mit dem ersten Nukleotid der Xhol-Stelle in pGW830 und endet am letzten Nukleotiden der zweiten Xhol-Stelle.The entire sequence of the pelB gene is given in Fig. 10, also in the 5 '-> 3' direction. The 2,774bp sequence begins with the first nucleotide of the XhoI site in pGW830 and terminates at the last nucleotide of the second XhoI site.
Die pelB-Sequenz umfaßt 1133 Nukleotide des Promotorbereichs, 1373 Reste des Strukturteils und 268 des Terminatorbereichs Das pel B-Gen codiert eine Signalfolge von wenigstens 20 Aminosäuren.The pelB sequence comprises 1133 nucleotides of the promoter region, 1373 residues of the structural part and 268 of the terminator region. The pel B gene encodes a signal sequence of at least 20 amino acids.
Die pelC-Sequenz besteht aus 1367 Nukleotiden des Promotorbereichs, 1340 Resten des Strukturteils und 461 des Terminatorbereichs Das pelC-Gen codiert eine Signalsequenz von 18 AminosäurenThe pelC sequence consists of 1367 nucleotides of the promoter region, 1340 residues of the structural part and 461 of the terminator region. The pelC gene encodes a signal sequence of 18 amino acids
pelC MET-LYS-VAL-PROX-X-PHE-LEU-GLN-LEU-LEU-CYS-LEUpelC MET-LYS-VAL-PROX-X-PHE-LEU-GLN-LEU-LEU-CYS-LEU
pelB * *pelB * *
pelA * * *pelA * * *
pelD * * * *pelD * * * *
pelC ASN-ALA-ALA pelB *pelC ASN-ALA-ALA pelB *
pelA *pelA *
pel D *pel D *
pelC LEU-ALA-SER-ALA pelB * *PelC LEU-ALA-SER-ALA pelB * *
pelA * *pelA * *
pelD * * *pelD * * *
Die Homologie mit der Signalsequenz des pelA-, pelB- und pelD-Gens wird an den einzelnen Positionen mit einem Sternchen bezeichnet. Die X's werden zur Ausrichtung der Sequenzen einbezogenThe homology with the signal sequence of the pelA, pelB and pelD gene is indicated at the individual positions with an asterisk. The X's are included to align the sequences
Die Suche nach Konsensus-Sequenzen für Pilz-Exon/Intron-Spleißungsverbindungen in Intron-Innensequenzen (Baliance, Lit. 11) führt dazu, das Vorhandensein von vier Introns in den Genen pelA, B und C zu postulieren. Die Positionen, an denen sich die Introns innerhalb der Codierungsbereiche dieser pel-Gene befinden, bleiben in dem Sinne erhalten, daß potentiell fünf Intron-Positionen vorhanden sind, in jedem Gen aber ein anderes Intron fehlt. Für das pelC-Gen werden jedoch nur drei Introns postuliert. Von diesen befindet sich nur eines in einer Position, die einer Position eines Introns in pelD und pelA (Intron 5) entspricht. Die Positionen dieser Introns und ihre entsprechende Länge werden in der Tabelle Vl a zusammenfassend gegeben.The search for consensus sequences for fungal exon / intron splice junctions in intron interior sequences (Baliance, Ref. 11) leads to the postulation of the presence of four introns in the genes pelA, B and C. The positions at which the introns are located within the coding regions of these pel genes are conserved in the sense that there are potentially five intron sites but each gene lacks another intron. However, only three introns are postulated for the pelC gene. Of these, only one is in a position corresponding to a position of an intron in pelD and pelA (intron 5). The positions of these introns and their corresponding length are summarized in Table Vla.
Positionen von Introns in den Sequenzen von pelD, pelA, pelB und pelCPositions of introns in the sequences of pelD, pelA, pelB and pelC
Die Positionen beziehen sich auf die Codierungssequenzen in den Abbildungen 10,11 und 12 und auf die Sequenz von pelDThe positions refer to the coding sequences in Figures 10, 11 and 12 and to the sequence of pelD
Die Länge der Exons zwischen den Introns ist in diesen Fällen bei den vier pel-Genen dieselbe. In der Abb. 13 werden die ausgerichteten, abgeleiteten Aminosäurefolgen von PLA, PLB, PLC und PLD gezeigt. Im N-Terminalteil der Codierungsbereiche von pelA, pelB und pelD wird auf der Grundlage der Nukleotidfolgenhomologie eine Homologie von etwa 80% beobachtet und von mehr als 80% auf der Grundlage der Aminosäurefolgenhomologie. Dieser Prozentsatz ist bei pelC weit geringer. Im C-Terminalteil von pelA, pelB und pelD geht jenseits von des Restes 285 des reifen Proteins (was dem Rest 305 in der Abb. 13 entspricht) die Homologie zum großen Teil verloren und kehrt erst in der Nähe des C-Terminus zurück. Abgesehen von den Konsensus-Sequenzen des Spleißungssignals und von den 5'- und З'-Spleißungsstellen (Tabelle Vl b) wird bei den Introns keine Homologie festgestellt.The length of the exons between the introns in these cases is the same for the four pel genes. Figure 13 shows the aligned, deduced amino acid sequences of PLA, PLB, PLC and PLD. In the N-terminal part of the coding regions of pelA, pelB and pelD, homology of about 80% is observed based on nucleotide sequence homology, and more than 80% on the basis of amino acid sequence homology. This percentage is much lower in pelC. In the C-terminal part of pelA, pelB and pelD, beyond the remainder 285 of the mature protein (which corresponds to residue 305 in Fig. 13), homology largely disappears and returns only near the C-terminus. Apart from the consensus sequences of the splice signal and the 5 'and З' splice sites (Table VI b), no homology is detected in the introns.
Vergleich von Intron-Konsensus-SequenzComparison of intron consensus sequence
Intronintron
Donor ExoniDonor exoni
Lassolasso
Intronintron
Akzeptor IntronAcceptor intron
Exon2exon 2
Die abgeleiteten Aminosäurefolgen für die Proteine PLA, PLB, PLC und PLD geben eine Gesamtzahl von 359 Resten für die ersten beiden Proteine, 360 für POC und 354 für PLD an. Im Zusammenhang mit der N-Glykosylation ist in allen vier Proteinen eine potentielle Glykosylationsstelle an Position 109 (im reifen Protein) vorhanden (bei PLC entspricht das der Position 105 in der nichtausgerichteten Folge). Bei PLB ist in der Position 232 eine zweite potentielle Stelle vorhanden, während bei PLD zwei andere potentielle Glykosylationsstellen an den Resten 255 und 329 vorhanden sind.The deduced amino acid sequences for the proteins PLA, PLB, PLC and PLD indicate a total of 359 residues for the first two proteins, 360 for POC and 354 for PLD. In the context of N-glycosylation, all four proteins have a potential glycosylation site at position 109 (in the mature protein) (in the PLC, this corresponds to position 105 in the unaligned sequence). PLB has a second potential site at position 232, while PLD has two other potential glycosylation sites at residues 255 and 329.
Kotransformation von A. niger unter Verwendung des A. niger pyrA-Gens als Selektionsmarker und von verschiedenen A. niger pel-Genen als kotransformierenden PlasmidenCo-transformation of A. niger using the A. niger pyrA gene as a selection marker and of various A. niger pel genes as co-transforming plasmids
Fortpflanzung und Reinigung von Plasmiden, die für die Transformation von A. niger verwendet werden Alle Plasmide werden im E.coli-Stamm MH1 vermehrt, und die Plasmid-DNA wird aus 500-ml-Kulturen, die über Nacht gebildet wurden, nach der Methode von Maniatis u.a. (S. 90-91, Lit. 5) gewonnen. Zu 2,5ml DNA-Lösung in TE, der bis zu 1 mg DNA enthielt, wurden 2,2g CsCI und 1 ml Ethidiumbromid (10mg/ml in Wasser) gegeben. Die Lösung wird in Schnellschlußröhrchen gegeben, die so gefüllt und verschlossen werden, wie das der Hersteller (Beckman) empfiehlt. Das Zentrifugieren erfolgt in einem Rotor VTi 65.2 bei 200C über die Dauer von 16 Stunden mit 45 000 U/min. Von den beiden fluoreszenten Bändern, die unter Ultraviolettlicht sichtbar sind, wird das untere, in dem sich die Plasmid-DNA befindet, durch seitliches Punktieren des Röhrchens isoliert. Die DNA-Lösung (etwa 1 ml) wird fünfmal mit wassergesättigtem Butanol extrahiert, um das Ethidiumbromid zu entfernen. Dann wird die DNA durch Ethanol ausgefällt, wieder in TE zur Suspension gebracht, einmal mit Phenol/Chloroform und Chloroform extrahiert, erneut ausgefällt und bei -200C gelagert.Reproduction and Purification of Plasmids Used for the Transformation of A. niger All plasmids are propagated in E. coli strain MH1 and the plasmid DNA is prepared from 500 ml cultures grown overnight by the method by Maniatis et al. (pp. 90-91, ref. 5). To 2.5 ml of DNA solution in TE containing up to 1 mg of DNA was added 2.2 g of CsCl and 1 ml of ethidium bromide (10 mg / ml in water). The solution is placed in quick-release tubes which are filled and sealed as recommended by the manufacturer (Beckman). The centrifugation is performed in a VTi 65.2 rotor at 20 0 C over a period of 16 hours at 45 000 rev / min. Of the two fluorescent bands visible under ultraviolet light, the lower one, in which the plasmid DNA is located, is isolated by lateral puncturing of the tube. The DNA solution (about 1 ml) is extracted five times with water-saturated butanol to remove the ethidium bromide. Then, the DNA is precipitated by ethanol, brought back to TE in suspension, extracted once with phenol / chloroform and chloroform, reprecipitated and stored at -20 0 C.
Das Plasmid pGW613, welches das OMP-Dekarboxylase-Gen (pyrA) auf einem 5 kbp-DNA-Fragment von A. niger trägt, wird dazu genutzt, Transformanten auszuwählen (Goosen u.a.; Lit. 12).Plasmid pGW613 carrying the OMP decarboxylase gene (pyrA) on a 5 kbp A. niger DNA fragment is used to select for transformants (Goosen et al., Ref 12).
Die Plasmide pGW820, pGW830, pGW840, pGW850, pGW860 und pGW880, die im Beispiel 3.5 beschrieben wurden, werden als ^transformierende Plasmide verwendet.Plasmids pGW820, pGW830, pGW840, pGW850, pGW860 and pGW880, described in Example 3.5, are used as transforming plasmids.
Herstellung von Protoplasten und Transformation des uridinauxotrophen Mutanten A.niger-Stammes N593 Der A.niger-Stamm N593 (cspA, pyrA), derein Derivat des Parentalstammes N400 ist, wurde durch positive Selektion anhand des toxischen, 5-fluoroorotinsäuregleichen Analogs in Hefe (Boeke u.a.; Lit. 13) bei Vorhandensein von Uridin gewonnen, wie das von Goosen u.a. (Lit. 12) beschrieben wurde.Preparation of protoplasts and transformation of the uridine auxotrophic mutant A.niger strain N593 The A.niger strain N593 (cspA, pyrA), which is a derivative of the parent strain N400, was prepared by positive selection on the toxic, 5-fluoroorotinic acid analog in yeast (Boeke Ref. 13) in the presence of uridine, such as that of Goosen and others (Ref 12).
Flüssiges Minimalmedium, ergänzt mit 0,5% Hefeextrakt,0,2 Kacasaminosäuren, 1OmM Uridin (Janssen Chimica) und 50mM Glukose, wird mit 106 Konidiosporen von A.niger N593 inokultiert und 20 Stunden bei 300C in einem Orbitalschüttelapparat von New Brunswick inkubiert. Myzel wird durch Filtern durch Miracloth geerntet, mit isoosmotischem Minimalmedium (STS STC) mit folgender Zusammensetzung gewaschen: 1,33M Sorbitol, 1OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5,5OmM CaCI2, abgestimmt auf 1,7m0sm. Eine Menge von 1g Myzel wird in 20 ml STC wieder zur Suspension gebracht. Innerhalb von 2 Stunden werden aus dem Myzel durch den Zusatz von 250 mg filtersterilisiertem Novozym 234 (Novo Industries, Dänemark) und Inkubation des Gemischs bei 300C in einem Schüttelapparat mit 95 U/min Protoplasten freigesetzt. Die Protoplasten werden vom restlichen Myzel durch Filtern unter Verwendung eines Trichters mit einem Stöpsel aus Glaswolle getrennt und durch Zentrifugieren (10 min 2 500U/min) gereinigt, pelletiert und erneut in STC zur Suspension gebracht.Liquid minimal medium supplemented with 0.5% yeast extract, 0.2 Kacasaminosäuren, 1OmM uridine (Janssen Chimica) and 50 mM glucose, inokultiert with 10 6 conidiospores of A. niger N593 and 20 hours at 30 0 C in an orbital shaker New Brunswick incubated. Mycelium is harvested by filtration through Miracloth, washed with isoosmotic minimal medium (STS STC) with the following composition: 1.33 M sorbitol, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM CaCl 2 , adjusted to 1.7 mM. An amount of 1 g of mycelium is re-suspended in 20 ml of STC. Within 2 hours, 234 (Novo Industries, Denmark) and incubating the mixture at 30 0 C in a shaker with 95 U / min protoplasts were liberated from the mycelium by the addition of 250 mg of filter-sterilized Novozym. The protoplasts are separated from residual mycelium by filtering using a funnel with a glass wool plug and cleaned by centrifugation (10 min 2 500 rpm), pelleted and re-suspended in STC.
Zur Transformation werden 5 χ 106 Protoplaste in 200μΙ gegeben, die dann zusammen mit 1 \ig pGW631 und Юцд eines der Plasmide pGW820, pGW830,pGW850, pGW860 oder pGW 880 (Volumen weniger als 20 μΙ) inkubiert werden. Für pGW 840 wird ein Verhältnis von 1:3 unter Verwendung von бцд pGW613 angewendet. Nach dem Zusatz von Plasmid-DNA zu den Protoplasten werden 50μΙ PCT(IOmM Tris-HCI, pH-Wert7,5,5OmM CaCI2 25% PEG6000)zugesetzt, und das Inkubationsgemisch wird 20 min auf Eis gehalten.For transformation 5 χ 10 6 protoplasts in 200μΙ be given (less than 20 μΙ volume) are then incubated together with 1 \ ig pGW631 and Юцд one of the plasmids pGW820, pGW830, pGW850, pGW860 or PGW 880th For pGW 840, a ratio of 1: 3 is used using бцд pGW613. After addition of plasmid DNA to the protoplasts, 50 μM PCT (10 mM Tris-HCl, pH 7.5.5 mM CaCl 2 25% PEG 6000) is added and the incubation mixture is kept on ice for 20 min.
Dann werden weitere 2ml PCTzugesetzt, und das Gemisch wird weitere 5min bei Zimmertemperatur inkubiert. Abschließend werden 4ml STC zugesetzt und gemischt. Aliquote von 1 ml dieser abschließenden Transformationslösung werden mit 4ml verflüssigtem isoosmotischem MM-Top-Agar gemischt, das durch 0,95 M Sukrose stabilisiert worden war (abgestimmt auf 1,7m0sm). Das Protoplastgemisch wird sofort auf Agar-Platten plattiert, die das gleiche isoosmotische Minimalmedium enthalten, und diese werden bei 300C inkubiert. Entsprechende Kontrollexperimente beinhalten Protoplaste, die ebenso, aber ohne Plasmid-DNA, und auf nichtstabilisiertem Minimalmedium mit 2,5mM Uridin behandelt wurden. Nach 3 Tagen Wachstum bei 300C erscheinen gut wachsende Transformanten, die Sporen bilden (50-150 Transformanten je \ig pGW613). Außerdem erscheint eine große Zahl von vermutlich abortiven Transformanten. Die Sporen von einzelnen Transformanten werden dann genommen und getrennt auf 50-mM-Glukose-Minimalmedium plattiert, um einzelne Kolonien zu erhalten, die zur Vermeidung der Sporen für die weitere Analyse der Transformanten verwendet werden. In jedem Fall werden wenigstens zehn Transformanten auf flüssigem Minimalmedium gezogen, die DNA wird extrahiert und auf das Vorhandensein von kotransformierendem Plasmid-DNA analysiert. Pilz-DNA wird nach einem Verfahren isoliert, das gegenüber dem Verfahren zur Isolierung von Pflanzen-RNA leicht modifiziert ist (Slater; Lit. 14). Das Myzel wird mit Salzlösung gewaschen, in flüssigem Stickstoff gefroren, und 0,5g werden unter Verwendung eines Mikrodismembrators (Braun) aufgebrochen. Das Myzelpulver wird mit frisch hergestelltem Extraktionspuffer extrahiert. Der Extraktionspuffer wird folgendermaßen hergestellt: 1 ml Triisopropylnaphthalensulfonsäure (TNS), 20mg/ml, wird mit 1 ml p-Aminosalizylsäure (PAS), 120mg/ml, und 0,5ml 5x RNB-Puffer (5x RNB-Puffer enthält 121,1 g Tris, 73,04g NaCI und 95,1 EGTA in 11, pH-Wert 8,5) gemischt. Nach dem Zusatz von 1,5 ml Phenol wird der Extraktionspuffer für die Dauer von 10 min bei 55°C äquilibriert. Der warme Puffer wird dann dem Myzelpulver zugesetzt, und die Suspension wird eine Minute lang mit einem Vortex-Mischer gründlich gemischt. Dann wird ein Milliliter Chloroform zugesetzt, und es wird 1 min lang gemischt.Then another 2 ml of PCT are added and the mixture is incubated for a further 5 min at room temperature. Finally 4ml STC are added and mixed. Aliquots of 1 ml of this final transformation solution are mixed with 4 ml of liquefied isoosmotic MM top agar stabilized by 0.95 M sucrose (adjusted to 1.7 mMsm). The protoplast mixture is immediately plated on agar plates containing the same isoosmotic minimal medium and these are incubated at 30 ° C. Corresponding control experiments involve protoplasts treated as well, but without plasmid DNA, and on non-stabilized minimal medium with 2.5 mM uridine. After 3 days of growth at 30 0 C well growing transformants appear that form spores (50-150 transformants per \ ig pGW613). In addition, a large number of presumably abortive transformants appear. The spores of individual transformants are then taken and plated separately on 50 mM minimal glucose medium to obtain single colonies which are used to avoid the spores for further analysis of the transformants. In any event, at least ten transformants are grown on minimal liquid medium, the DNA is extracted and analyzed for the presence of co-transforming plasmid DNA. Fungus DNA is isolated by a method that is slightly modified from the method for isolating plant RNA (Slater, Ref 14). The mycelium is washed with saline, frozen in liquid nitrogen and 0.5 g is broken using a microdismembrator (Braun). The mycelium powder is extracted with freshly prepared extraction buffer. The extraction buffer is prepared as follows: 1 ml triisopropylnaphthalenesulfonic acid (TNS), 20 mg / ml, is added with 1 ml p-aminosalicylic acid (PAS), 120 mg / ml, and 0.5 ml 5x RNB buffer (5x RNB buffer contains 121.1 g Tris, 73.04g NaCl and 95.1gTA in 11, pH 8.5). After the addition of 1.5 ml of phenol, the extraction buffer is equilibrated for 10 min at 55 ° C. The warm buffer is then added to the mycelial powder and the suspension is thoroughly mixed for one minute with a vortex mixer. Then one milliliter of chloroform is added and mixed for 1 minute.
Durch Zentrifugieren (10min, 10000 χ g) wird die wäßrige Phase abgetrennt und ein weiteres Mal mit einem gleichen Volumen Phenol/Chloroform (1:1) und anschließend zweimal mit Chloroform extrahiert.The aqueous phase is separated off by centrifuging (10 min, 10,000 g) and extracted once more with an equal volume of phenol / chloroform (1: 1) and then twice with chloroform.
Die wäßrige Phase enthält sowohl RNA als auch DNA. Die DNA wird bei Zimmertemperatur mit 2 Volumen Ethanol ausgefällt und durch Zentrifugieren (10min, 10000 χ g) aufgefangen, zweimal durch Auflösen in destilliertem, sterilen Wasser und erneutes Ausfällen mit Ethanol gewaschen. Die RNA wird durch den Zusatz von RNase A (20 цд/ті) zur Endlösung entfernt. Das Verfahren ergibt hochmolekulargewichtige DNA (100 bis 200kbp) in einer Ausbeute von etwa ЗООрд DNA/g Myzel, die weiter gereinigt wird durch CsCI/Ethidiumbromid-Dichtegradientenzentrifugation, wie das im wesentlichen von Maniatis u.a., S.93; Lit. 5, beschrieben wurde.The aqueous phase contains both RNA and DNA. The DNA is precipitated at room temperature with 2 volumes of ethanol and collected by centrifugation (10 min, 10000 g), washed twice by dissolution in distilled, sterile water and reprecipitation with ethanol. The RNA is removed by adding RNase A (20 цд / ті) to the final solution. The method yields high molecular weight DNA (100 to 200 kbp) in a yield of about ЗООдd DNA / g mycelium which is further purified by CsCl / ethidium bromide density gradient centrifugation as described essentially by Maniatis et al., P.93; Ref 5, has been described.
Verdauungen von Chromosomal-DNA (2цд) werden durch Inkubation bei 37°C mit EchoRI für pelA-(pGW820) und pelC-(pGW 850) Transformanten, Hindlll für pelB-(pGW 830) Transformanten und EcoRl oder BgIII für pelD-Transformanten über die Dauer von 2 Stunden hergestellt. In allen Fällen werden anfangs 20 Einheiten Restriktionsenzym verwendet, anschließend wird die Inkubation durch den Zusatz von erneut 20 Einheiten Restriktionsenzymen um weitere 2 Stunden verlängert. Die Verdauungen werden in den geeigneten Reaktionspuffern ausgeführt, die von BRL geliefert werden.Digestions of chromosomal DNA (2Kd) are transferred by incubation at 37 ° C with EchoRI for pelA (pGW820) and pelC (pGW 850) transformants, HindIII for pelB (pGW 830) transformants, and EcoRI or BglII for pelD transformants the duration of 2 hours. In all cases, initially 20 units of restriction enzyme are used, then the incubation is prolonged by the addition of another 20 units of restriction enzymes for a further 2 hours. The digestions are carried out in the appropriate reaction buffers supplied by BRL.
Dann wird die DNA auf 0,6% Agarose fraktioniert, auf Nitrozellulose übertragen und im wesentlichen so hybridisiert, wie das von Maniatis u.a. (Lit.5), S.382-386 beschrieben wurde, wozu die entsprechend la-32P)-markierten Sonden eingesetzt werden.Then the DNA is fractionated to 0.6% agarose, transferred to nitrocellulose and hybridized essentially as described by Maniatis et al. (Lit.5), pp. 382-386, for which the corresponding 32 P) -labeled Probes are used.
Es werden folgende Kotransformationshäufigkeiten gefunden: pGW820(pelA) 70%; pGW830(pelB) 70%; pGW840(pelD) 15%; pGW850(pelC)60%.The following cotransformation frequencies are found: pGW820 (pelA) 70%; pGW830 (pelB) 70%; pGW840 (pelD) 15%; pGW850 (pelC) 60%.
Das Massenverhältnis von pGW 613 zum kotransformierenden Plasmid pGW820, pGW830, pGW950 (1:10) und pGW840 (1:3) führt in der Mehrzahl der beobachteten Fälle zur Mehrfachkopie der chromosomalen Integration von kotransformierenden Plasmiden.The mass ratio of pGW 613 to the transforming plasmid pGW820, pGW830, pGW950 (1:10) and pGW840 (1: 3) leads in the majority of the cases observed to the multiple copy of the chromosomal integration of cotransforming plasmids.
Genomische Analyse des pelA-transf ormierten A. niger-Stammes A15Genomic analysis of the pelA-transfected A. niger strain A15
Eine Reihe der Mehrfachkopietransformanten, die in Beispiel 5.2 beschrieben worden sind, wurde analysiert, und die Analyse des pelA-Transformanten A15 wird als ausführliches Beispiel gegeben.A number of the multicopy transformants described in Example 5.2 were analyzed and analysis of the pelA transformant A15 is given as a detailed example.
DNA des A. niger-Stammes N 593 und des mehrfachkopietransformierten pelA-Stammes Al 5 werden isoliert und durch Hybridisierung von Southern Transfers analysiert, wie das im Beispiel 3.1 beschrieben wurde. Als pelA-Sonde wird das 7,5 kbp-EcoRI-Fragment verwendet (siehe Abb. 3 a). In der genomischen Übertragung findet man ein intensives Band von 7,4kbp im transformierten Stamm A15, das aus Integrationsereignissen vom Typ I und/oder Typ Il resultiert (siehe Hinnen u.a.; Lit. 14a). Es werden auch einige kleinere Bänder von unterschiedlicher Länge gefunden, die Genzfragmente von Integrationsereignissen Typ Il von Umstellungen darstellen.DNA of the A. niger strain N 593 and the multi-copy transformed pelA strain Al 5 are isolated and analyzed by hybridization of Southern transfers, as described in Example 3.1. The pelA probe used is the 7.5 kbp EcoRI fragment (see FIG. 3 a). In genomic transmission, an intense band of 7.4 kbp is found in the transformed strain A15 resulting from type I and / or type II integration events (see Hinnen et al., Ref 14a). There are also several smaller bands of varying lengths found that represent gene fragments of integration events type II of conversions.
Die optischen Dichten der 7,4kbp-EcoRI-Bänder in den A. niger-pelA-Transformanten A15 und den A. niger N593-Autoradiogrammen werden unter Verwendung eines Geräts Ultroscan XL (LKB) abgetastet. Die Werte werden für geringe Unterschiede in der DNA-Konzentration zwischen N593 und dem Transformanten A15 durch Abtasten der ermittelten Dichten mit einer zweiten Sonde korrigiert, welche mit dem Pyruvatkinasegen hybridisiert, das als Einzelkopie in beiden Stämmen vorhanden ist. Aus diesen Daten wird berechnet, daß im pelA-Transformanten von A15 etwa 19 intakte Kopien des pelA-Gens vorhanden sind.The optical densities of the 7.4kbp EcoRI bands in the A. niger pelA transformants A15 and the A. niger N593 autoradiograms are scanned using an Ultroscan XL (LKB) instrument. Values are corrected for small differences in DNA concentration between N593 and transformant A15 by scanning the detected densities with a second probe that hybridizes with the pyruvate kinase gene present as a single copy in both strains. From these data it is calculated that there are about 19 intact copies of the pelA gene in the pelA transformant of A15.
Unter Verwendung des Hindlll-Inserts von pGW830 (Abb. 3b) als Sonde, zeigt die Analyse des Southern-Transfer des transformierten Stammes A15, daß die Integration der pelA-Sequenzen nicht an der pelB-Stelle erfolgt ist. Ebenso ergibt die Analyse des transformierten pelB-Stammes B13, des pelC-Stammes C15 und des pelD-Stammes D12 mit entsprechenden, geeigneten Sonden Kopiezahlen von etwa 15,50 und 10.Using the HindIII insert of pGW830 (Figure 3b) as a probe, analysis of Southern transfer of transformed strain A15 shows that integration of the pelA sequences did not occur at the pelB site. Similarly, analysis of transformed pelB strain B13, pelC strain C15 and pelD strain D12 with appropriate probes yields copy numbers of about 15.50 and 10, respectively.
Northern-Transfer-Analyse von induzierten und nichtinduzierten Myzelien des рѳІА-transformierten A. niger-Stammes A15 und von A. niger N400Northern transfer analysis of induced and uninduced mycelia of the рѳІА-transformed A. niger strain A15 and A. niger N400
Minimalmedium (250ml), das 5OmM Glukose oder 1 % Apfelpektin (Brown Ribbon, d.e. 72,8%, Obipektin AG, Bischofszeil) enthält, wird mit einer Sporendichte von 10е Sporen/ml mit Sporen des Transformanten A15 oder Sporen des Wildtypstammes N400 inokuliert, und nach 30 Stunden Wachstum bei 30°C wird geerntet. Es werden auch Proben des Kulturmediums (2ml) aufgenommen, anhand von 211OmM Natriumphosphatpuffer, pH-Wert 7,0, bei 40C dialysiert und bei —20°C aufbewahrt. Aus dem Myzel werden Nukleinsäuren isoliert, wie das im Beispiel 5.2 beschrieben wurde. Die RNA wird aus der wäßrigen Phase nach Chloroformextraktion durch den Zusatz von Vs Volumen von 8 M LiCI ausgefällt. Die RNA wird durch Zentrifugieren (300 U/min, 30 min) unter Verwendung einer Zentrifuge MSE Spuer-Mlnor aufgefangen und dann einmal mit kaltem (-200C) 2 M LiCI und einmal mit kaltem (-200C), 96%igen Ethanol gewaschen. Abschließend wird die RNA in destilliertem Wasser mit einer Konzentration von etwa 1 mg/ml aufgelöst. Die Präparate sind im wesentlichen frei von DNA und ergeben eine Ausbeute von 1-2 mg RNA je Gramm Myzel. Mengen von etwa Юцд RNA werden behandelt nach Maniatis u.a., S. 202-203 (Lit. 5) auf denaturiertem Formaldehyd-1 %-Agarosegel unter Verwendung von Hindlll-verdauter Lambda-DNA oder der RNA-Leiter von BRL als Molekulargewicht-Marker. Die Gels werden übertragen und auf Nytran (Schleicher und Schuell) gebacken, wie das vom Hersteller empfohlen wird, und 16 Stunden lang bei 68 0C mit der 7,4 kbp-EcoRI-pelA-DN Α-Sonde hybridisiert. Die Hybridisationsund Waschverfahren sind die gleichen wie bei der DNA-Hybridisation unter homologen Bedingungen nach Beispiel 3.2. Beide A. niger-Stämme erzeugen eine pektininduzierbare mRNA mit einer Länge von etwa 1,6kbp. Das Abtasten der optischen Dichte der beiden Autoradiogramme weist eine 15- bis 20fache Differenz in der Intensität zwischen dem A15-Transformanten und dem Wildtypstamm auf, was in Korrelation mit der Zunahme der Kopienzahl steht, die aus der Analyse des Southern-Transfer berechnet wurde.Minimal medium (250ml), the 5OmM glucose or 1% apple pectin (Brown Ribbon, de 72.8%, Obipektin AG, Bischofszeil), is inoculated with a spore density of 10 е spores / ml with spores of transformants A15 or spores of the wild-type strain N400 , and after 30 hours of growth at 30 ° C is harvested. There also be included samples of the culture medium (2ml), based on 211OmM sodium phosphate buffer, pH 7.0, at 4 0 C dialyzed and stored at -20 ° C. Nucleic acids are isolated from the mycelium, as described in Example 5.2. The RNA is precipitated from the aqueous phase after chloroform extraction by the addition of Vs volume of 8 M LiCl. The RNA is collected by centrifugation (300 U / min, 30 min) using a centrifuge MSE collected Spuer-Mlnor and then once with cold (-20 C 0) 2 M LiCl, and once with cold (-20 C 0), 96% washed ethanol. Finally, the RNA is dissolved in distilled water at a concentration of about 1 mg / ml. The preparations are essentially free of DNA and give a yield of 1-2 mg of RNA per gram of mycelium. Quantities of about 50 μg of RNA are treated according to Maniatis et al., Pp. 202-203 (ref. 5) on denatured formaldehyde 1% agarose gel using HindIII-digested lambda DNA or the RNA ladder of BRL as molecular weight marker. The gels are transferred and baked to Nytran (Schleicher and Schuell), as recommended by the manufacturer, and hybridized for 16 hours at 68 0 C with the 7.4 kbp EcoRI-pelA-DN Α probe. The hybridization and washing procedures are the same as for DNA hybridization under homologous conditions according to Example 3.2. Both A. niger strains produce a pectin-inducible mRNA of about 1.6 kbp in length. The scanning of the optical density of the two autoradiograms has a 15 to 20 fold difference in intensity between the A15 transformant and the wild-type strain, which correlates with the increase in copy number calculated from the Southern transfer analysis.
Pektinylaseproduktion durch den transformierten A. niger-Stamm D12Pectinylase production by the transformed A. niger strain D12
Der A. niger-pelD-Transformant D12, der nach Beispiel 5.2 gewonnen wurde, wird in einem zweistufigen Kultivationsverfahren ähnlich dem Verfahren gezogen, das von Hermersdörfer u.a. (27) für die Produktion von Polygalakturonase beschrieben wurde. Oben auf einer flüssigen Kultur wird eine Myzelschicht gebildet durch Modulation von 106 Sporen je Milliliter desThe A. niger-pelD transformant D12 obtained according to Example 5.2 is grown in a two step culturing procedure similar to the method described by Hermersdörfer et al. (27) for the production of polygalacturonase. On top of a liquid culture, a mycelial layer is formed by modulation of 10 6 spores per milliliter of
Vorkultivationsmediums (PCM), das aus Zuckerrübenbrei (4%) und NH4NO3 (1 %), pH-Wert 4,5, besteht. Nach einer Wachstumsperiode von 5 Tagen bei 300C wird das in 30ml Medium gezogene Myzel mit Salzlösung gewaschen und auf 50ml Hauptkultivationsmedium (MCM) übertragen. Diese Kultur wird bei 30°C in einem Orbitalschüttelapparat bei lOOU/min gezogen. Das Hauptkulturmedium ist je Liter Medium zusammengesetzt aus Glukose (5%), Pektin (d. e. 72,8%; 0,1 %), NH4NO3 (0,75%), KH2PO4 (0,5%), FeSO4 · 7 H2O (0,03%), MgSO4 · 7 H2O (0,03%), CaCO3 (0,03%), NaNO3 (0,03%), pH-Wert 4,5. Innerhalb von 24 Stunden werden zu unterschiedlichen Zeitintervallen Proben genommen und durch SDS-Polyakrylamid-Gel-Elektrophorese analysiert. Die Expression von pelD ist bereits von 7 Stunden nach Kultivierungsbeginn maximal. Das Protein wandert identisch wie PLI, das als Referenz verwendet wurde.Precultivation medium (PCM) consisting of sugar beet pulp (4%) and NH 4 NO 3 (1%), pH 4.5. After a growth period of 5 days at 30 0 C the solid in 30ml medium mycelium is washed with brine and 50ml Hauptkultivationsmedium (MCM) transmitted. This culture is grown at 30 ° C in an orbital shaker at 100 rpm. The main culture medium per liter of medium is composed of glucose (5%), pectin (de 72.8%, 0.1%), NH 4 NO 3 (0.75%), KH 2 PO 4 (0.5%), FeSO 4 .7H 2 O (0.03%), MgSO 4 .7H 2 O (0.03%), CaCO 3 (0.03%), NaNO 3 (0.03%), pH 4 ; 5. Within 24 hours, samples are taken at different time intervals and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The expression of pelD is maximal as early as 7 hours after the start of cultivation. The protein migrates identically to PLI, which was used as a reference.
Produktion von Pektinlyase A durch den transformierten A. niger-Stamm A15 und durch A. niger N400 Die dialysierten Kulturfiltrate (Beispiel 5.4) werden lyophiliert, in 0,2 ml destilliertem Wasser resuspergiert und einer SDS-Polyakrylamid-Gelelektrophorese (10% Gel) nach Standardmethoden (Laemmli; Lit. 15) unterzogen. Die abgetrennten Proteine werden auf Nitrozellulose übertragen (Towbin u.a.; Lit. 16). Die Übertragungen werden fünf Stunden lang bei Zimmertemperatur mit 1 % BSA-Lösung in 1OmM Tris-HCI-Puffer, pH-Wert 7,5, mit 0,35 M NaCI gesättigt. Daran schließt sich eine sechszehnstündige Inkubation bei Zimmertemperatur mit polyklonalem Antikörper (0,1 %) an, gezogen anhand von zwei Pektinylasen, die nach van Houdehoven (1975) in 50ml des gleichen Puffers gereinigt wurden, der 15OmM NaCI, 0,5% BSam 1 % Triton X100,0,5% Deoxycholat und 0,1 % SDS enthält. Die Übertragungen werden dann fünfmal mit 200ml PBS gespült, bevor die Inkubation mit 30μΙ Ziegen-Antikaninchen-lgG-HRP (Sigma) als 2. Antikörper je 50ml erfolgt, und anschließend erneut 5mal mit PBS gewaschen. Abschließend werden die Übertragungen unter Verwendung von 4-Chloro-1-naphthol als Substrat gefärbt. Es werden 40 mg des Substrats in 0,5 ml 96%igem Ethanol aufgelöst und mit 100ml 50 mM Tris-HCI, pH-Wert 7,5, und 30μΙ 30%igem Wasserstoffperoxid gemischt und dann den Übertragungen zugesetzt.Production of pectin lyase A by the transformed A. niger strain A15 and by A. niger N400 The dialyzed culture filtrates (Example 5.4) are lyophilized, resuspended in 0.2 ml distilled water and resuspended on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (10% gel) Standard methods (Laemmli, ref 15). The separated proteins are transferred to nitrocellulose (Towbin et al., Ref 16). The transfers are saturated for five hours at room temperature with 1% BSA solution in 10 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5, with 0.35 M NaCl. This is followed by a sixteen-hour incubation at room temperature with polyclonal antibody (0.1%), drawn from two pectinylases purified according to van Houdehoven (1975) in 50 ml of the same buffer containing 15 mM NaCl, 0.5% BSam 1 % Triton X100,0.5% deoxycholate and 0.1% SDS. The transfers are then rinsed five times with 200ml of PBS before incubation with 30μΙ goat anti-rabbit IgG-HRP (Sigma) as the second antibody per 50ml, then washed 5 times with PBS again. Finally, the transfers are stained using 4-chloro-1-naphthol as the substrate. 40 mg of the substrate are dissolved in 0.5 ml of 96% ethanol and mixed with 100 ml of 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, and 30 μl of 30% hydrogen peroxide and then added to the transfers.
Screenen der pelA-transformierten Stämme durch Halobildung auf pektinhaltigen, festen Medien Conidia von pelA-transformierten Stämmen werden mit einer Sporendichte von etwa 40 Kolonien je Petrischale auf steriles Filterpapier (Schleicher und Schuell) inokuliert, das oben auf 1 %-agarverfestigtes Minimalmedium aufgebracht wird, welches 0,01 % Triton-X 100 und Apfelpektin (1 %, D.e. 72,8%, Obipektin) als Kohlenstoffquelle enthält. Die Inkubationszeit beträgt 72 Stunden bei 30 °C und ergibt einzelne Kolonien (2-4mm). Das Filterpapier wird auf eine andere sterile Petrischale übertragen, und das Medium in dieser Schale wird mit wenigstens 5 ml einer Ruthenium-Rot-Lösung (0,1 %) in destilliertem Wasser gefärbt, 2 Stunden inkubiert und dann mehrmals mit destilliertem Wasser gewaschen, um den nichtadsorbierten Farbstoff zu entfernen, gefolgt von im wesentlichen dem Verfahren, das von Ried und Collmer (Lit. 17) für Polygalakturonat beschrieben wurde, um die bakterielle Pektatlyaseenzymaktivität zu charakterisieren.Screening of the pelA-transformed strains by halo formation on pectin-containing solid media Conidia of pelA-transformed strains are inoculated with a spore density of about 40 colonies per petri dish on sterile filter paper (Schleicher and Schuell) applied to top of 1% agarically solidified minimal medium. which contains 0.01% Triton-X 100 and apple pectin (1%, De 72.8%, Obipektin) as carbon source. The incubation period is 72 hours at 30 ° C and gives single colonies (2-4mm). The filter paper is transferred to another sterile Petri dish, and the medium in this dish is stained with at least 5 ml of a ruthenium red solution (0.1%) in distilled water, incubated for 2 hours and then washed several times with distilled water to obtain to remove the unadsorbed dye, followed essentially by the procedure described by Ried and Collmer (ref 17) for polygalacturonate to characterize the bacterial pectate lyase enzyme activity.
Transformanten mit einer Überproduktion an PL Α-Protein werden anhand einer Zunahme ds Halodurchmessers um die einzelnen Kolonien im Vergleich zum Parentalstamm N400 festgestellt.Transformants with an overproduction of PL Α protein are detected by an increase in the diameter of the halo around the individual colonies compared to the parent strain N400.
Isolierung, Reinigung und Charakterisierung von Pektinlyase A (PLA) vom A. niger-pelA-Transformanten A15Isolation, purification and characterization of pectin lyase A (PLA) from A. niger pelA transformant A15
Kulturbedingungen zur Herstellung von Pektinlyase ACulture conditions for the production of pectin lyase A
Ein A. niger-pelA-Transformant A15, wie er im Beispiel 5 beschrieben wurde, wird auf Komplettmedium in Petrischalen für die Dauer von 3 Tagen bei 280C gezogen, um Conidia zu produzieren. Die Conidia werden von diesen Platten durch Suspendieren der Sporen in 5 ml steriler Salzlösung, die 0,005 %Tween 80 enthält, geerntet. Die Suspension wird auf einem Griffin-Schüttelapparat 20 min stark gerührt. Minimalmedium (Lit. 21), das 1 % Apfelpektin (Brown Ribbon, d. e. 72,8%; Obipektin AG, Bischofzeil) enthält, wird mit einer Sporendichte von 10e Sporen/ml unter Verwendung von 250ml Medium in 11-Erlenmeyerkolben, die silikonisiert sind, inokuliert. Das Myzel wird 40 Stunden lang bei 300C auf einem Gallenkamp-Oribtalschüttelapparat bei 200U/min gezogen. Nach dem Kultivieren wird das Myzel durch Filtern über Miracloth unter Verwendung eines Bücher-Trichters entfernt. Das Kulturfiltrat (Lit. 21) wird mit destilliertem Wasser verdünnt (Lit. 21), der pH-Wert des Filtrats (pH-Wert 3,7) wird unter Verwendung von 1 N NaOH auf 6,0 gebracht, anschließend wird erneut mit Filterpapier Whatman 1 gefiltert.An A. niger pelA transformant A15, as described in Example 5, is drawn on complete medium in Petri dishes for a period of 3 days at 28 0 C to produce conidia. The conidia are harvested from these plates by suspending the spores in 5 ml of sterile saline containing 0.005% Tween 80. The suspension is stirred vigorously on a Griffin shaker for 20 minutes. Minimal medium (ref 21) containing 1% apple pectin (Brown Ribbon, de 72.8%; Obipektin AG, Bischofzeil) is spiked with a spore density of 10 e spores / ml using 250 ml of medium in 11-conical flasks are inoculated. The mycelium is drawn for 40 hours at 30 0 C on a Gallenkamp Oribtalschüttelapparat at 200U / min. After culturing, the mycelium is removed by filtering over Miracloth using a Buchs funnel. The culture filtrate (ref 21) is diluted with distilled water (ref 21), the pH of the filtrate (pH 3.7) is brought to 6.0 using 1N NaOH, then again with filter paper Whatman 1 filtered.
Beispiel 6.2 Reinigen der PLAExample 6.2 Cleaning the PLA
Das verdünnte Kulturfiltrat (4I) wird in eine Schnellflußkolonne DEAE-Sepharose (Pharmacia) (10cm x 2,6cm) gebracht, die mit 2OmM Natriumphosphatpuffer, pH-Wert 6,0, voräquilibriert wurde. Die Kolonne wird mit dem gleichen Puffer eluiert, bis die Absorbanz bei 280 nm einen Wert von 0,1 OD erreicht. Die Pektinylaseaktivität wird dann aus der Kolonne unter Anwendung eines linearen Gradienten eluiert, derr sich aus 2OmM Natriumphosphatpuffer (150ml) und 2OmM Natriumphosphatpuffer mit 1 M NaCI (150ml) zusammensetzt.The diluted culture filtrate (4I) is placed in a DEAE-Sepharose (Pharmacia) rapid-flow column (10 cm x 2.6 cm) which has been preequilibrated with 20 mM sodium phosphate buffer, pH 6.0. The column is eluted with the same buffer until the absorbance at 280 nm reaches a value of 0.1 OD. The pectinase activity is then eluted from the column using a linear gradient composed of 20 mM sodium phosphate buffer (150 ml) and 20 mM sodium phosphate buffer with 1 M NaCl (150 ml).
Die Fraktionen werden auf das Vorhandensein von aktiver Pektinylase nach dem Verfahren ü berprüft, das vonvanHoudenhoven (Lit. 18, S. 11) beschrieben wurde, wozu Pektin von Brown Ribbon (d.e. 72,8%) als Substrat verwendet wurde. Die Aktivität erscheint um eine Konzentration von 0,43M NaCI im Salzgradienten. Die aktiven Fraktionen werden dann zusammengefaßt und zweimal anhand von 112OmM Piperazin-HCI-Puffer, pH-Wert 5,5, dialysiert (Probengröße 45,5ml). Im nächsten Schritt wird die dialysierte Probe in 3 Portionen von gleicher Größe unterteilt, die einer anionischen Austauschchromatografie in drei getrennten Durchgängen unter Verwendung einer Standardkolonne MONO Q von Pharmacia in Verbindung mit dem FPLC-System von Pharmacia unterzogen werden. Die Kolonne wird mit 2OmM Piperazin-HCI-Puffer, pH-Wert 5,5, voräquilibriert. Nach der Einführung der Enzymprobe wird die Kolonne mit dem gleichen Puffer bei einer Flußrate von 1 ml/min eluiert, bis erneut die Grundlinienabsorbanz erreicht ist. Dann wird ein linearer Salzgradient angelegt. Im Rahmen von 22 ml des der Kolonnen zugeführten Eluierungspuffers wird eine Endkonzentration von 0,6M NaCI erreicht.The fractions are checked for the presence of active pectinylase according to the procedure described by van Houdenhoven (ref 18, p. 11), using pectin from Brown Ribbon (i.e., 72.8%) as a substrate. The activity appears around a concentration of 0.43M NaCl in the salt gradient. The active fractions are then pooled and dialysed twice with 112 mM of piperazine-HCl buffer, pH 5.5 (sample size 45.5 ml). In the next step, the dialysed sample is subdivided into 3 equal sized portions which are subjected to anionic exchange chromatography in three separate runs using a standard MONO Q column from Pharmacia in conjunction with the Pharmacia FPLC system. The column is pre-equilibrated with 20 mM piperazine-HCl buffer, pH 5.5. After introduction of the enzyme sample, the column is eluted with the same buffer at a flow rate of 1 ml / min until baseline absorbency is restored. Then a linear salt gradient is applied. A final concentration of 0.6M NaCl is achieved in the context of 22 ml of the elution buffer supplied to the columns.
Die aktiven Fraktionen (4,4ml) werden aufgefangen, unter Verwendung des Äquilibrationspuffers auf 25ml verdünnt, und es wird dasselbe Chromatographieverfahren wiederholt. Zwei Fraktionen, die das aktive Enzym enthalten (Gesamtvolumen 3ml) werden dann anhand von 25mM Piperazin-Puffer, pH-Wert 5,0, dialysiert und in 1-ml-Portionen auf eine Kolonne MONO P (Pharmacia) gespritzt, die mit dem gleichen Puffer voräquilibriert wurde. Nach den Injektionen wird unter Verwendung einer 5%igen Lösung von Polypuffer TM 74 (in destilliertem Wasser, das unter Verwendung von 4 N HCI auf einen pH-Wert von 3,0 gebracht wurde) ein pH-Wert-Gradient geschaffen. Das aktive Enzym (3,2 ml) tritt um einen pH-Wert von 3,2 auf. Das Präparat wird extensiv anhand von 5OmM Natriumphosphatpuffer, pH-Wert 6,0, dialysiert und bei -200C aufgehoben. Die Reinigungsergebnisse werden in der Tabelle VlI a zusammengefaßt und mit den Daten einer ähnlichen Reinigung von Pektinlyase, die durch den A. niger-Stamm N400 produziert wurde, verglichen (Tabelle VII b).The active fractions (4.4 ml) are collected, diluted to 25 ml using the equilibration buffer, and the same chromatographic procedure repeated. Two fractions containing the active enzyme (total volume 3 ml) are then dialysed from 25 mM piperazine buffer, pH 5.0, and injected in 1 ml portions onto a MONO P (Pharmacia) column, which is co-injected with the same Buffer was pre-equilibrated. Following injections, a pH gradient is established using a 5% solution of Polypuffer TM 74 (in distilled water brought to pH 3.0 using 4N HCl). The active enzyme (3.2 ml) occurs at a pH of 3.2. The drug is extensively based on 5OmM sodium phosphate buffer, pH 6.0, dialyzed and at -20 0 C. Purification results are summarized in Table VIIA and compared to data from a similar purification of pectin lyase produced by A. niger strain N400 (Table VII b).
Tabelle VII a und VIIbTable VII a and VIIb
Reinigungsschema für Pektinlyase A aus dem A. niger-pelA-Transformanten N 593 und für Pektinlyase aus dem A. niger-StammPurification scheme for pectin lyase A from the A. niger pelA transformant N 593 and pectin lyase from the A. niger strain
Proteinkonzentrationen wurden unter Verwendung des BCA-Proteinprobereagens (Pierce) nach den Anweisungen des Herstellers bestimmt.Protein concentrations were determined using the BCA protein pro-reagent (Pierce) according to the manufacturer's instructions.
Die Gesamtaktivität von A. niger N 593, transformiert mit pGW820 hat im Vergleich zur Gesamtaktivität des Wildtyps nach der Reinigung etwa um das Zehnfache zugenommen, die spezifische Aktivität etwa das Dreifache.The total activity of A. niger N 593 transformed with pGW820 has increased approximately tenfold compared to the total activity of the wild type after purification, and the specific activity about threefold.
Bestimmung der Aminosäurenfolgen des N-Terminalteils von Pektinlyase A Es werden 500 pg Pektinlyase (PLA), die nach Beispiel 6.2 gereinigt wurden, dreimal anhand von 11 destilliertem Wasser, das durch Millipore gefiltert wurde, dialysiert und lyophiliert. Die Aminosäurefolgen werden mit einem Proteinsequenziergerät von Applied Biosystems, Modell 470A, das direkt mit einem 120 A-PTH-Analysegerät verbunden ist, nach dervonHunkapiller(Lit. 17) beschriebenen Methode bestimmtDetermination of the Amino Acid Sequences of the N-terminal Part of Pectin Lyase A 500 μg of pectin lyase (PLA), which were purified according to Example 6.2, were dialyzed three times from 11 distilled water filtered through Millipore and lyophilized. The amino acid sequences are determined on an Applied Biosystems Model 470A protein sequencer attached directly to a 120 A PTH analyzer according to the method described by Hunkapiller (ref 17)
Für das Enzym wird folgende N-Terminalaminosäurefolge bestimmt: For the enzyme, the following N-terminal amino acid sequence is determined:
VAL-GLY-VAL-SER-GLY-SER-ALA-GLU-GLY-PHE-ALA-GLU-T-VAL-THR-GLY-GLY-GLY-ASP-ALA.VAL-GLY-VAL-SER-GLY-SER-ALA-GLU-GLY-PHE-ALA-GLU-T-VAL-THR-GLY-GLY-GLY-ASP-ALA.
Die so bestimmte Aminosäurefolge entspricht genau der auf der Grundlage der Nukleotidfolge des pelA-Gens (siehe Beispiel 4.2).The amino acid sequence thus determined corresponds exactly to that based on the nucleotide sequence of the pelA gene (see Example 4.2).
Eigenschaften der Pektinlyase AProperties of pectin lyase A
Der A. niger-Stamm N400 und der pelA-Transformant A15 werden wie im Beispiel 6.1 kultiviert, und das Enzym wird aus dem Kulturfiltrat nach dem Verfahren in Beispiel 6.2 gereinigt. Die so gewonnenen zwei Enzympräparate werden mit Pektinlyase Il verglichen, die nach van Houdenhoven (Lit. 18) gereinigt wurde.The A. niger strain N400 and the pelA transformant A15 are cultured as in Example 6.1, and the enzyme is purified from the culture filtrate according to the procedure in Example 6.2. The two enzyme preparations thus obtained are compared with pectin lyase II, which was purified according to van Houdenhoven (ref. 18).
SDS-Polyakrylamid-Gel-Efektrophorese unter Verwendung von 10%igem Gel ergibt ein einziges Band mit identischem Molekulargewicht in allen drei Fällen wenn in jedem Fall 2 bis 5цд Protein eingesetzt werden.SDS-polyacrylamide gel electrophoresis using 10% gel yields a single band of identical molecular weight in all three cases when 2 to 5K protein are used in each case.
Unter Anwendung von Standardverfahren (siehe z. B. Anweisungsblatt von Pharmacia, Isoelectric Focussing, 1982) wurde eine isoelektrische Fokussierung durchgeführt. Es wurden ein Gerät FSBE-3000 und die entsprechende Stromversorgung ECPS 3000/ 150 (Pharmacia) eingesetzt. Die gewonnene PLA ist nach dem isoelektrischen Fokussieren homogen und hat einen niedrigeren isoelektrischen Punkt (O,2pH-Einheiten) als PLII, der nach van Houdenhoven (Lit. 18) mit 3,75 angegeben wird. Die aus dem N400-Filtrat gereinigte PLII ist nach dem isoelektrischen Fokussieren heterogen. Das Hauptband stimmt in der Position mit PLA-Protein überein. Zwei kleinere Bänder sind geringfügig nach der Kathode verschoben. Folglich fehlen beim A. niger-Mehrfachkopietransformanten A15 die kleineren Enzymformen, die bei N 400 sichtbar sind.Using standard techniques (see, e.g., Instruction Sheet by Pharmacia, Isoelectric Focussing, 1982), isoelectric focusing was performed. An instrument FSBE-3000 and the corresponding power supply ECPS 3000/150 (Pharmacia) were used. The recovered PLA is homogeneous after isoelectric focusing and has a lower isoelectric point (O, 2pH units) than PLII, which is given as 3.75 by van Houdenhoven (Ref. 18). The PLII purified from the N400 filtrate is heterogeneous after isoelectric focusing. The major band is in position consistent with PLA protein. Two smaller bands are slightly displaced to the cathode. Consequently, the A. niger multicopy transformant A15 lacks the smaller enzyme forms that are visible at N 400.
Ein direkter Vergleich der kinetischen Parameter von PLA und PLH, die im letzteren Fall von van Houdenhoven (Lit. 18) ermittelt wurden, unter Verwendung von 95%igem veresterten Apfelpektin als Substrat, zeigt identische Kn,- und Vmax-Werte für beide Enzyme.A direct comparison of the kinetic parameters of PLA and PLH determined in the latter case by van Houdenhoven (ref 18) using 95% esterified apple pectin as substrate reveals identical K n , and V max values for both enzymes.
Der A. niger-pelD-Transformant D12, der nach Beispiel 5.2 gewonnen wurde, wird anfangs nach Beispiel 5.5 in Aliquoten von 300ml gezogen. Nach einer Wachstumsperiode von 5 Tagen in PCM bei 300C wird die Myzelmatte auf 20 mM Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 6,0), der 0,1 M Natriumchlorid enthält, übertragen. Durch Schütteln des Myzels in 150ml auf einem Orbitalschüttelapparat mit 200U/min für die Dauer von 2 Stunden wird der größte Teil der Pektinlyase in das Medium freigesetzt.The A. niger-pelD transformant D12, obtained according to example 5.2, is initially drawn into aliquots of 300 ml according to example 5.5. After a growth period of 5 days in PCM at 30 0 C the mycelial mat on 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) containing 0.1 M sodium chloride, is transferred. By shaking the mycelium in 150 ml on an orbital shaker at 200 rpm for 2 hours, most of the pectin lyase is released into the medium.
Beispiel 7.2 Reinigung von PLDExample 7.2 Purification of PLD
Nach der Entfernung des Myzels durch Filtern wird die Enzymlösung einer DEAE-Sepharose-Schnellflußkolonne (Pharmacia) (25cm x 1,25cm) zugeführt, die mit 2OmM Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 6,0), der 0,2 M Natriumchlorid enthält, voräquilibriert war. Die Kolonne wird mit dem gleichen Puffer eluiert, bis die Absorbanz bei 280 nm einen Wert von < 0,1 erreicht. Die Pektinlyaseaktivität wird aus der Kolonne durch Anwendung eines linearen Natriumchloridgradienten (0,2 bis 0,7M) in 20 mM Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 6,0) (800ml Gesamtvolumen) eluiert. Die Fraktionen werden nach dem Vorhandensein von Pektinlyase D durch SDS-Polyakrylamid-Gel-Elektrophorese und Western-Transfer (Towbin u. a., Lit. 16) screeniert, wie das im Beispiel 5.6 beschrieben wurde. Die Fraktionen, die Pektinlyase D enthalten, werden zusammengefaßt und dialysiert anhand von 2OmM Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 6,0), der 0,15M Natriumchlorid enthält, und einer Anionenaustauschchromatografie unter Verwendung einer Standard-ΜΟΝΟ Q-Kolonne von Pharmacia in Verbindung mit FPLC-System unterzogen. Nach der Beschickung wird die Kolonne mit dem gleichen Puffer gewaschen, bevor ein linearer Nariumchloridgradient zu 50ml in 2OmM Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 6,0) angewendet wird. Die aktiven Fraktionen werden aufgefangen, und Aliquote zu 1 ml werden einer Superose-12-Gel-Permeationskolonne zu 100 ml zugeführt, die in 20 mM Natriumphosphat (pH-Wert 6,0) äquilibriert wurde, das 0,2M Natriumchlorid enthält, und mit dem FPLC-System verbunden. Aktive Enzymfraktionen (jeweils 1 ml), die von der GPC-Kolonne gewonnen wurden, werden durch SDS-Polyakrylamid-GelElektrophorese analysiert, um die Reinheit der gewonnenen Pektinlyase zu überprüfen.After removal of the mycelium by filtration, the enzyme solution is delivered to a DEAE-Sepharose rapid flow column (Pharmacia) (25 cm x 1.25 cm) pre-equilibrated with 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) containing 0.2 M sodium chloride was. The column is eluted with the same buffer until the absorbance at 280 nm reaches a value of <0.1. The pectin lyase activity is eluted from the column using a linear sodium chloride gradient (0.2-0.7M) in 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) (800 ml total volume). The fractions are screened for the presence of pectin lyase D by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and Western transfer (Towbin et al., Ref 16), as described in Example 5.6. The fractions containing pectin lyase D are pooled and dialyzed from 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) containing 0.15M sodium chloride and anion exchange chromatography using a standard Pharmacia ΜΟΝΟ Q column in conjunction with FPLC System subjected. After loading, the column is washed with the same buffer before applying a linear gradient of 50 mM Narium chloride in 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0). The active fractions are collected and aliquots of 1 ml are added to a 100 ml Superose 12 gel permeation column equilibrated in 20 mM sodium phosphate (pH 6.0) containing 0.2M sodium chloride and with connected to the FPLC system. Active enzyme fractions (1 ml each) recovered from the GPC column are analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis to check the purity of the recovered pectin lyase.
Schritt Volumen Aktivität Spezifische Pektin-Step Volume Activity Specific pectin
(ml) (I.U.) lyaseaktivität(ml) (I.U.) lyase activity
(I. U./mg Protein)(I.U./mg protein)
Kulturfiltrat 1950 109 0,096Culture filtrate 1950 109 0.096
DEAE-Sepharose FF 103 32,2 5,65DEAE Sepharose FF 103 32.2 5.65
MONO Q und GPC 14,5 10,4 7,5MONO Q and GPC 14.5 10.4 7.5
Es werden 500 цд Pektinlyase D, gereinigt nach Beispiel 6.2, dreimal anhand von destilliertem Wasser, 11, gefiltert durch Millipore, gereinigt und lyophiliert. Die Aminosäurefolgen werden mit einem Proteinsequenziergerät Applied Biosystems Modell 470A bestimmt, das direkt mit einem Analysegerät 120A PTH verbunden wurde, dabei wurde die von Hunkapillar (Lit. 19) beschriebene Methode angewendet500 μl of pectin lyase D, purified according to example 6.2, are purified three times by means of distilled water, 11 filtered through Millipore, and lyophilized. The amino acid sequences are determined on an Applied Biosystems model 470A protein sequencer that has been directly coupled to an analyzer 120A PTH using the method described by Hunkapillar (Ref. 19)
Für das Enzym wird folgende N-Terminalaminosäurefolge bestimmt: For the enzyme, the following N-terminal amino acid sequence is determined:
VAL-GLY-VAL-SER-GLY-THR-PRO-VAL-GLY-PHE-ALA-SER-SER-ALA-THR-GLY-GLY-GLY-ASP-ALA-THRVAL-GLY-VAL-SER-GLY-THR-PRO-VAL-GLY-PHE-ALA-SER-SER-ALA-THR-GLY-GLY-GLY-ASP-ALA-THR
Die bestimmte Aminosäurefolge stimmt genau mit der auf der Grundlage der Nukleotidsequenz des pelD-Gens überein.The particular amino acid sequence is exactly the same as that based on the nucleotide sequence of the pelD gene.
Der A. niger-pelB-Transformant B13, der nach Beispiel 5.2 gewonnen wurde, wird nach Beispiel 5.3 auf seinen Mehrfachkopiecharakter analysiert. Die Northern-Transfer-Analyse nach dem im Beispiel 5.4 beschriebenen Verfahren zeigt, daß eine pektininduzierbare mRNA mit einer Länge von etwa 1,6kb hergestellt wird. Nach einem Wachstum über 35 Stunden bei 30°C in einem Minimalmedium, das 1 %Zitruspektin (d.e. 72,8%) und 1 % Weizenkleieenthält, wird das Enzym wie im Beispiel 5.4 produziert. Das Enzym wird auch unter Verwendung eines Mediums erzeugt, das aus 4% Zuckerrübenbrei und 1 % NH4HO3 besteht.The A. niger pelB transformant B13, which was obtained according to Example 5.2, is analyzed according to Example 5.3 for its multiple copy character. The Northern transfer analysis according to the method described in Example 5.4 shows that a pectin-inducible mRNA with a length of about 1.6 kb is produced. After growth for 35 hours at 30 ° C in a minimal medium containing 1% citrus pectin (de 72.8%) and 1% wheat bran, the enzyme is produced as in Example 5.4. The enzyme is also produced using a medium consisting of 4% sugar beet pulp and 1% NH 4 HO. 3
Beispiel 8.2 Reinigung der PLBExample 8.2 Cleaning the PLB
Das Kulturfiltrat wird zweifach mit destilliertem Wasser verdünnt, und der pH-Wert wird mit 1 N NaOH auf 6,0 gebracht, anschließend wird mit Filterpapier Whatman 1 erneut gefiltert. Das verdünnte Filtrat (21) wird dann einer DEAE-Sepharose-Schnellflußkolonne (Pharmacia) (9cm x 3,2cm) zugeführt, die mit 5OmM Natriumazetatpuffer, pH-Wert 5,0,The culture filtrate is diluted twice with distilled water, and the pH is brought to 6.0 with 1N NaOH, then filtered again with Whatman 1 filter paper. The dilute filtrate (21) is then added to a DEAE-Sepharose fast flow column (Pharmacia) (9cm x 3.2cm) which is loaded with 50 mM sodium acetate buffer, pH 5.0,
voräquilibriert wurde. Ein Teil der Pektinlyaseaktivität ist im Eluat vorhanden, wie durch das Verfahren gezeigt werden kann, das von van Houdenhoven (Lit. 18, S. 11) beschrieben wurde, dabei wird Brown-Ribbon-Pektin (d.e. 72,8%) oder stark verestertes Pektin (d.e. 94%) eingesetzt. Die Mehrheit der Pektinlyaseaktivität kann durch Zuführung eines Salzgradienten eluiert werden. Diese Aktivität erscheint im Salzgradienten, und es wird festgestellt, daß sie mit PLA auf der Grundlage des Eluierungsverhaltens und des scheinbaren Molekulargewichts bei SDS-Polyakrylamid-Gel-Elektrophorese identisch ist, wie das im Beispiel 6 beschrieben wurde.was pre-equilibrated. Part of the pectin lyase activity is present in the eluate, as can be demonstrated by the method described by van Houdenhoven (ref 18, p. 11), whereby Brown Ribbon pectin (de 72.8%) or strongly esterified Pectin (de 94%) used. The majority of the pectin lyase activity can be eluted by the addition of a salt gradient. This activity appears in the salt gradient and is found to be identical to PLA on the basis of the elution behavior and the apparent molecular weight in SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, as described in Example 6.
Das Eluat aus der DEAE-Schnellflußkolonne wird anhand destillierten Wassers dialysiert und einer Kolonne MONO S (Pharmacia) zugeführt, die vorher mit einem 2OmM Natriumazetatpuffer, pH-Wert 4,5, äquilibriert wurde. Das Enzym wird aus der Kolonne durch Einsatz eines Natriumchlorid-Salzgradienten von 0-1,0M in dem gleichen Puffer eluiert. Das Enzym wird beinahe sofort aus der Kolonne eluiert. Die aktiven Fraktionen werden zusammengefaßt und dann mit destilliertem Wasser etwa vierfach verdünnt. Die Rechromatografie der Enzymlösung ergibt Fraktionen, die auf der Grundlage der SDS-Polyakrylamid-Gel-Elektrophorese das reine PLB-Protein enthalten.The eluate from the DEAE high-speed column is dialyzed using distilled water and fed to a MONO S (Pharmacia) column previously equilibrated with a 20 mM sodium acetate buffer, pH 4.5. The enzyme is eluted from the column by using a sodium chloride salt gradient of 0-1.0M in the same buffer. The enzyme is almost immediately eluted from the column. The active fractions are pooled and then diluted approximately fourfold with distilled water. Rechromatography of the enzyme solution yields fractions containing the pure PLB protein based on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
Eigenschaften von Pektinlyase BProperties of pectin lyase B
Die Eigenschaften des Enzyms, das nach Beispiel 8.2 aus dem pelB-Transformanten B13 gereinigt wurde, werden bestimmt und mit denen der Pektinlyase A und D verglichen.The properties of the enzyme purified from pelB transformant B13 according to example 8.2 are determined and compared with those of pectin lyase A and D.
SDS-Polyakrylamid-Gel-Elektrophorese unter Verwendung von 10% Gelen führt zu einem einzelnen Band mit einer scheinbaren Molekularmasse von 39,7 kDa. Unter den gleichen Bedingungen ist die scheinbare Molekularmasse von PLA und PLD 49,1 kDa bzw. 52,3 kDa.SDS-polyacrylamide gel electrophoresis using 10% gels results in a single band with an apparent molecular mass of 39.7 kDa. Under the same conditions, the apparent molecular mass of PLA and PLD is 49.1 kDa and 52.3 kDa, respectively.
Die isoelektrische Fokussierung wird so durchgeführt, wie das im Beispiel 6.4 beschrieben wurde. Der isoelektrische Punkt von PLB ist 6,0, wenn mit einem pH-Wert-Gradienten zwischen pH-Werten von 3 und 7 gearbeitet wird. Die Probe wird etwa in einer Position zugeführt, die einem pl von 5,0 entspricht.Isoelectric focusing is carried out as described in Example 6.4. The isoelectric point of PLB is 6.0 when working with a pH gradient between pH's 3 and 7. The sample is fed approximately in a position corresponding to a pI of 5.0.
Das gereinigte Enzym PLB ist auch mit polyklonalen Antikörpern reaktiv, die anhand von PLI und PLII hergestellt wurden, wie durch die Western-Transfer-Analyse geprüft wurde. PLD, A und B können auf diese Weise leicht anhand der Werte ihrer scheinbaren Molekularmasse unterschieden werden.The purified enzyme PLB is also reactive with polyclonal antibodies prepared from PLI and PLII as tested by Western transfer analysis. PLD, A and B can thus easily be distinguished by the values of their apparent molecular mass.
Kinetische Eigenschaften von PLBKinetic properties of PLB
Das nach Beispiel 8.2 gereinigte Enzym wird kinetisch charakterisiert. Das Enzym katalysiert eine Pektinlyasereaktion und ist über einem breiten Bereich von pH-Werten (pH-Wert 5-9,5) aktiv, wie in einem Mcllvaine-Puffer (μ = 0,5) mit unterschiedlichen pH-Werten getestet wurde (van Houdenhoven; Lit. 18). Das pH-Wert-Optimum ist breit (pH-Wert 7,5-8,5). Bei einem pH-Wert von 6,0 beträgt die Aktivität etwa 55%; bei einem pH-Wert von 9,5 beträgt sie immer noch 85% der Aktivität bei einem pH-Wert von 8,0. Sowohl stark verestertes Pektin (d.e. [= Veresterungsgrad] = 94%) als auch Pektine mit einem niedrigeren Veresterungsgrad, wie Brown Ribbon-Apfelpektin (d.e. 72,8%; Obipektin AG, Bischoffzeil), können als Substrat verwendet werden. Die höchste Aktivität erreicht man jedoch mit stark verestertem Pektin. Das Enzym reagiert nicht mit Polygalakturomat. Die Pektinlyasereaktion, die durch PLB katalysiert wird, kann durch den Zusatz von EDTA zum Reaictionsgemisch (es wird mit einer Endkonzentration von 3mM gearbeitet) unterbunden werden; reaktiviert wird das Enzym durch den Zusatz eines Überschusses an Ca2+-lonen. Also codiert pelB eine Ca2+-abhängige Pektinlyase. Bei 25°C hat das Enzym eine angenäherte Umschlagzahl von 6500 und einen Km-Wert von 2,5 mM, wenn stark verestertes Pektin als Substrat eingesetzt wird. Diese Werte werden nach dem Verfahren von van Houdenhoven (Lit. 18) unter Einsatz eines Mcllvaine-Puffers, pH-Wert 8,0 (μ = 0,5), bestimmt.The purified according to Example 8.2 enzyme is characterized kinetically. The enzyme catalyzes a pectin lyase reaction and is active over a wide range of pH's (pH 5-9.5) as tested in a Mcllvaine buffer (μ = 0.5) at different pH's (van Houdenhoven Ref 18). The pH optimum is broad (pH 7.5-8.5). At a pH of 6.0, the activity is about 55%; at a pH of 9.5 it still accounts for 85% of the activity at a pH of 8.0. Both strongly esterified pectin (de = degree of esterification) = 94%) and pectins with a lower degree of esterification, such as brown ribbon apple pectin (de 72.8%; Obipektin AG, Bischoffzeil) can be used as a substrate. However, the highest activity is achieved with strongly esterified pectin. The enzyme does not react with polygalacturomat. The pectin lyase reaction catalyzed by PLB can be inhibited by the addition of EDTA to the reaction mixture (operating at a final concentration of 3 mM); The enzyme is reactivated by the addition of an excess of Ca 2+ ions. So pelB encodes a Ca 2+ -dependent pectin lyase. At 25 ° C, the enzyme has an approximate turnover rate of 6500 and a K m value of 2.5 mM when heavily esterified pectin is used as the substrate. These values are determined by the method of van Houdenhoven (ref 18) using a Mcllvaine buffer, pH 8.0 (μ = 0.5).
Das 3,9kb-Hindlll-Fragment von Plasmid pGW 820 wird in die Hindlll-Stelle von pBR 322 subkloniert. Die Plasmid-DNA von ampizillinresistenten Transformanten wird durch Hindlll- und Sall-Restriktionsverdauungen analysiert. Ein Klon, der das pelA-Insert in Uhrzeigerorientierung enthält, wird als pGW822 bezeichnet. Der induzierbare Promotor von pelA wird dazu genutzt, in A. niger Fremdgene zu expressieren. Auf Plasmid pGW822 ist das vollständige pelA-Gen vorhanden. Der Promotor und die pelA-Signalsequenz befinden sich auf einem 1 kb-BamHI-Pstl-Fragment. Die Pstl-Schneidestelle in der Nukleotidposition 1420 (Abb. 10) fällt mit dem З'-Ende der Signalsequenz zusammen und kann für die Rahmenfusion an die Codierungssequenz eines Fremdgens genutzt werden. Die Transkriptionterminationssignale von pelA befinden sich auf einem 1,3 kb-Sall-Hindlll-Fragment.The 3.9kb HindIII fragment of plasmid pGW 820 is subcloned into the HindIII site of pBR 322. The plasmid DNA of ampicillin-resistant transformants is analyzed by HindIII and SalI restriction digests. A clone containing the pelA insert in a clockwise orientation is called pGW822. The inducible promoter of pelA is used to express foreign genes in A. niger. On plasmid pGW822, the complete pelA gene is present. The promoter and the pelA signal sequence are located on a 1 kb BamHI-PstI fragment. The PstI site at nucleotide position 1420 (Figure 10) coincides with the З 'end of the signal sequence and can be used for frame fusion to the coding sequence of a foreign gene. The transcriptional termination signals of pelA are on a 1.3 kb SalI HindIII fragment.
Subklonieren des pelA-Gens in den Vektor pUC19Subcloning the pelA gene into the vector pUC19
Das 3,3 kb-BamHI-Hindlll-Fragment von Plasmid pGW322 enthält das pelA-Gen. Das Fragment wird in den Vektor pUC 19 (Pharmacia) kloniert, der mit BamHI und Hindlll geschnitten wurde. Die gereinigten Fragmente werden ligiert. Ein Aliquot des Ligationsgemischs wird dazu verwendet, Ca2~-behandelte, kompetente JM 109-Zellen zu behandeln. Die erfolgreiche Klonierung des 3,3kb-BamHI-Hindlll-Fragmentes in pUC19 wird nachwahl auf Ampizillinplatten bei Vorhandensein von X-GaI und IPTG vorgenommen (T.Maniatis u.a., in „Molecular Cloning, A Laboratory Manual" (Molekularklonierung, ein Laborhandbuch), Cold Spring Harbor Laboratory, 1982, S.52). Weiße, ampizillinresistenteTransformanten werden herausgegriffen. Die Plasmid-DNA dieser Kolonien wird durch BamHI/Hindlll-Doppelverdauung analysiert. Ein Transformant mit einer korrekten Einfügung wird als pUC19/pelA bezeichnet. Eine analoge Konstruktion mit pUC 18 ergibt pUC18/pelA.The 3.3 kb BamHI-HindIII fragment of plasmid pGW322 contains the pelA gene. The fragment is cloned into the vector pUC 19 (Pharmacia), which was cut with BamHI and HindIII. The purified fragments are ligated. An aliquot of the ligation mixture is used to treat Ca 2 ~ treated, competent JM 109 cells. The successful cloning of the 3.3 kb BamHI-HindIII fragment into pUC19 is carried out by selection on ampicillin plates in the presence of X-GaI and IPTG (T. Maniatis et al., In "Molecular Cloning, A Laboratory Manual"). Cold Spring Harbor Laboratory, 1982, p.52) White ampicillin-resistant transformants are picked out The plasmid DNA of these colonies is analyzed by BamHI / HindIII double digestion A transformant with a correct insertion is designated pUC19 / pelA An analogous construction with pUC 18 gives pUC18 / pelA.
Expression von Humanhybridinterferon-BDBB unter der Kontrolle des pelA-Promotors 9.2.1: Konstruktion des Plasmids pUC 19/pelA-IFN AM 119 (siehe Abb. 14)Expression of Human Hybrid Interferon BDBB Under the Control of the pelA Promoter 9.2.1: Construction of the plasmid pUC 19 / pelA-IFN AM 119 (see Fig. 14)
Plasmid риСІЭ/реІА wird mit Sail verdaut. Die kohäsiven Enden des linearen Fragments werden in einer Reaktion mit Klenow-DNA-Polymerase I (BRL) bei Vorhandensein von jeweils 0,1 mM dCTP, dGTP, dATP. dTTP, 6OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5, und 1OmM MgCI2 über die Dauer von 30 min bei Zimmertemperatur gefüllt Die Reaktion wird durch den Zusatz von EDTA auf eine Endkonzentration von 12,5 mM gestoppt. Die DNA wird mit Ethanol ausgefällt. Das lineare Fragment wird mit Pstl verdaut. Nach der Phenol/Chloroform-Extraktion wird die DNA mit Ethanol ausgefällt.Plasmid риСІЭ / реІА is digested with Sail. The cohesive ends of the linear fragment are reacted in a reaction with Klenow DNA polymerase I (BRL) in the presence of each 0.1 mM dCTP, dGTP, dATP. dTTP, 60 mM Tris-HCl, pH 7.5, and 10 mM MgCl 2 were filled at room temperature over a period of 30 minutes. The reaction is stopped by the addition of EDTA to a final concentration of 12.5 mM. The DNA is precipitated with ethanol. The linear fragment is digested with PstI. After phenol / chloroform extraction, the DNA is precipitated with ethanol.
Ein Oligodesoxynukleotid-Linker mit der FormelAn oligodeoxynucleotide linker of the formula
Pstl DdeI Pstl DdeI
(I) 5'- TGTGATCTGCC -3'(I) 5'-TGTGATCTGCC -3 '
(II) З'-ACGTACACTAGACGGAGT -5'(II) З'-ACGTACACTAGACGGAGT -5 '
wird in die Pstl-Stelle des linearisierten Plasmids ligiert. Der Linker füllt das 3'-rezessierte Ende der Pstl-Stelle, die mit dem Ende der pelA-Signalsequenz zusammenfällt, und gewährleistet die Im-Rahmen-Fusion an die Codierungssequenz von Interferon-BDBB. (I) stellt die 5'-Terminalnukleotidsequenz des Interferon-BDBB-Gens bis zur Ddel-Restriktionsstelle dar.is ligated into the PstI site of the linearized plasmid. The linker fills in the 3'-end of the PstI site that coincides with the end of the pELA signal sequence and assures in frame fusion to the coding sequence of interferon-BDBB. (I) represents the 5 'terminal nucleotide sequence of the interferon BDBB gene up to the Ddel restriction site.
Es werden jeweils 20OpMoI der Oligonukleotide (I) und (II) phosphoryliert und hybridisiert. Das Pstl-geschnittene pUC 19/PeIA-Plasmid und ein einhundertfacher Molüberschuß der doppelsträngigen Linker-DNA werden in 6OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5, 1OmM MgCI2,1 mM ATP, 5mM DTT und 400 Einheiten T4-DNA-Ligase über 16 Stunden bei 15°C ligiert. Die DNA-Ligase wird über 10min bei 85°C inaktiviert. Die überschüssigen Linker werden durch Ausfällung bei Vorhandensein von 1OmM EDTA, 30OmM Natriumazetat, pH-Wert 6,0, und 0,54 Volumen Isopropanol entfernt.In each case 20OpMoI of the oligonucleotides (I) and (II) are phosphorylated and hybridized. The PstI cut pUC 19 / PeIA plasmid and a one hundred fold molar excess of the double stranded linker DNA are dissolved in 60 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 1 mM ATP, 5 mM DTT and 400 units T4 DNA. Ligase ligated for 16 hours at 15 ° C. The DNA ligase is inactivated for 10 min at 85 ° C. The excess linkers are removed by precipitation in the presence of 10 mM EDTA, 30 mM sodium acetate, pH 6.0, and 0.54 volumes of isopropanol.
Das große 5 kb-Fragment wird auf einem 0,6%igen präparativen Agarosegel isoliert. Das Fragment enthält den pelA-Promotor und die Signalsequenz (BamHI[Pstl]/Linker) und den pelA-Terminator ((Salllglatt-Hindlll) im Vektor pUC 19.The large 5 kb fragment is isolated on a 0.6% preparative agarose gel. The fragment contains the pelA promoter and the signal sequence (BamHI [PstI] / linker) and the pelA terminator (Salllglatt-HindIII) in the vector pUC19.
Das Plasmid pJDB207/PH05-IFN AM 119 (EP 205404) enthält das Gen für Hybrid-a-lnterferon-BDBB unter der Kontrolle des regulierten Promotors der Hefesäurephosphatase (PHO5). Die Plasmid-DNA wird mit BamHI und Hindill verdaut. Das 1,3kb-BamHI-Hindlll-Fragment wird isoliert, welches den PHO 5-Promotor, die Codierungssequenz von IFN BDBB und die PHO 5-Transkriptionsterminationssequenzen enthält. Das Fragment wird durch DE 52-Chromatografie und Ethanolausfällung gereinigt und weiter mit Taql verdaut. Die kohäsiven Enden der Taql-Restriktionsfragmente werden in einer Reaktion mit Klenow-DNA-Polymerase I (BRL) bei Vorhandensein von 0,1 mM von jeweils dCTP und dGTP, 6OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5,1OmM MgCI2 für die Dauer von 30 min bei Zimmertemperatur gefüllt. Die Reaktion wird durch den Zusatz von EDTA bis zu einer Endkonzentration von 12,5mM gestoppt. Die DNA-Fragmente werden mit Ethanol ausgefällt und weiter mit DdeI verdaut. Die DNA-Fragmente werden auf einem 0,8%igen präparativen Agarosegel getrennt. Das 549bp-Ddel-[Taql]-glatte Fragment wird aus dem Gel elektroeluiert, durch DE 52-lonenaustauschchromatografie gereinigt und mit Ethanol ausgefällt. Das DNA-Fragment wird in H2O mit einer Konzentration von etwa 0,1 pMol/μΙ wieder zur Suspension gebracht.The plasmid pJDB207 / PH05-IFN AM 119 (EP 205404) contains the gene for hybrid a-interferon BDBB under the control of the regulated promoter of the yeast acid phosphatase (PHO5). The plasmid DNA is digested with BamHI and HindIII. The 1.3kb BamHI-HindIII fragment is isolated which contains the PHO 5 promoter, the IFN BDBB coding sequence and the PHO 5 transcription termination sequences. The fragment is purified by DE 52 chromatography and ethanol precipitation and further digested with Taql. The cohesive ends of the TaqI restriction fragments are reacted in a reaction with Klenow DNA polymerase I (BRL) in the presence of 0.1 mM each of dCTP and dGTP, 60 mM Tris-HCl, pH 7.5.1 mM MgCl 2 the duration of 30 min at room temperature. The reaction is stopped by the addition of EDTA to a final concentration of 12.5 mM. The DNA fragments are precipitated with ethanol and further digested with DdeI. The DNA fragments are separated on a 0.8% preparative agarose gel. The 549bp Ddel [Taql] smooth fragment is electroeluted from the gel, purified by DE 52 ion exchange chromatography and precipitated with ethanol. The DNA fragment is brought back into suspension in H 2 O at a concentration of about 0.1 pmol / μΙ.
Es werden 0,2pMol des 549bp-Ddel-[Taql]-glatten Fragmentes und 0,1 pMol des 5kb-Vektorfragmentes in 10μΙ von 6OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5,1OmM MgCI2,3,5mM ATP, 5mM DTT und 200 Einheiten von T4-DNA-Ligase (Biolabs) über 16 Stunden bei 15°C ligiert. Eine Menge von 1 μΙ des Ligationsgemischs wird zur Transformation von Ca2+-behandelten, kompetenten HB 101-Zellen verwendet.0.2 pmol of the 549 bp Ddel [Taql] -shad fragment and 0.1 pmol of the 5kb vector fragment are dissolved in 10 μl of 60 mM Tris-HCl, pH 7.5.1 mM MgCl 2 , 3.5 mM ATP, 5 mM DTT and 200 units of T4 DNA ligase (Biolabs) ligated for 16 hours at 15 ° C. An amount of 1 μΙ of the ligation mixture is used to transform Ca 2+ -treated, competent HB 101 cells.
Plasmid-DNA wird aus 12 ampizillinresistenten, transformierten Kolonien hergestellt und durch EcoRI-, Pvull-, CIaI- und EcoRI/ Hindlll-Verdauung analysiert. Es wird ein Klon mit dem erwarteten Restriktionsmuster ausgewählt. Die korrekte In-Rahmen-Fusion der peA-Signalsequenz und der reifen Codierungssequenz von Interferon-BDBB wird durch DNA-Sequenzierung bestätigt. Die Plasmid-DNA des ausgewählten Klons wird als pUC 19/pelA-IFN AM 119 bezeichnet.Plasmid DNA is prepared from 12 ampicillin-resistant, transformed colonies and analyzed by EcoRI, Pvull, CIaI and EcoRI / HindIII digestion. A clone with the expected restriction pattern is selected. The correct in-frame fusion of the peA signal sequence and the mature coding sequence of interferon-BDBB is confirmed by DNA sequencing. The plasmid DNA of the selected clone is designated pUC 19 / pelA-IFN AM 119.
Eine analoge Konstruktion mit pUC18/pelA ergibt das Plasmid pUC18/pelA-IFN AM 119.An analogous construction with pUC18 / pelA gives the plasmid pUC18 / pelA-IFN AM 119.
Beispiel 9.2.2Example 9.2.2
Kotransformation des Aspergillus niger-Mutanten An 8 mitpCG59D7 und риСІЭ/pelA-IFN AM 119 Der uridinauxotrophe Mutant AN 8 {й DSM 3917, offengelegt in EP88101397.3) wird mit Plasmid pCG 59 D7 transformiert, um Uridinprototrophe zu ergeben. Zusammen mit dem transformierenden Plasmid wird das nichtselektive Plasmid pUC 19/pelA-IFN AM 119 zugesetzt, um bei Kotransformation zufällige Kointegranten zu ergeben.Cotransformation of the Aspergillus niger Mutant to 8 mitpCG59D7 and риСІЭ / pelA-IFN AM 119 The uridine auxotrophic mutant AN 8 {й DSM 3917, disclosed in EP88101397.3) is transformed with plasmid pCG 59 D7 to give uridine prototrophs. Together with the transforming plasmid, the nonselective plasmid pUC 19 / pelA-IFN AM 119 is added to give random cointegrates upon co-transformation.
Conidialsporen von A. niger An 8 werden 4 Tage lang bei 28°C bis zur vollständigen Sporenbildung in einem Komplettmedium gezogen. Es werden 2 χ 108Conidiosporen eingesetzt, um 200 ml Minimalmedium, das mit 1 g/l Arginin und Uridin ergänzt wurde, zu inokulieren.Congenial spores of A. niger An 8 are grown for 4 days at 28 ° C until complete sporulation in complete medium. 2 × 10 8 conidiospores are used to inoculate 200 ml minimal medium supplemented with 1 g / l arginine and uridine.
Nach 20 Stunden Wachstum bei 280C und 180U/min wird das Myzel durch Filtern durch Miracloth geerntet, zweimal mit 10ml 0,8M KCI, 5OmM CaCI2 gewaschen und wieder zur Suspension gebracht in 20ml 0,8M KCI, 5OmM CaCI2,0,5mg/ml Novozym 234 (Novo Industries). Das Gemisch wird in einem Rüttet-Wasserbad (300C, 50U/min) inkubiert, bis mikroskopisch eine maximale Protoplastenfreisetzung festgestellt werden kann (90-120min). Die Protoplastsuspension wird durch einen Glaswollstöpsel in einem Trichter gefiltert, um Myzeltrümmer zu entfernen. Die Protoplaste werden durch sanftes Zentrifugieren (10min, 2000U/min) bei Zimmertemperatur pelletiert und zweimal mit 10ml 0,8M KCI, 5OmM CaCI2gewaschen. Abschließend werden die Protoplaste in 200 bis 500μΙ 0,8M KCI, 5OmM CaCI2 wieder zur Suspension gebracht, wobei eine Konzentration von 1 χ 108/ml erreicht wird. ZurTransformation wird ein Aliquot von 200 μΙ der Protoplastdispersion mit 5MgpCG59D7 und 10μgpUC19/pelA-IFN AM 119-DNA, 50μΙ PCT (1OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5,5OmM CaCI2,25% PEG 6000) inkubiert. Das Inkubationsgemisch wird 20min auf Eis gehalten, es werden weitere 2ml PCTzugesetzt, und das Gemisch wird weitere 5min bei Zimmertemperatur inkubiert. Es werden 4ml 0,8 M KCI, 5OmM CaCI2 zugesetzt, und Aliquote zu 1 ml der abschließenden Transformationslösung werden mit lignifiziertem Minimal-Agar-Medium (Minimalmedium + 1 g/l Arginin + 10g/l Bacto-Agar [Difco]), stabilisiert mit 0,8M KCI, gemischt. Das Gemisch wird sofort auf Agar-Platten mit dem gleichen Medium gegossen und bei 28°C inkubiertAfter 20 hours of growth at 28 0 C and 180U / min, the mycelium is harvested by filtration through Miracloth, washed twice with 10 ml 0.8M KCl, 5OmM CaCl2 washed and brought back to the suspension in 20 ml 0.8 M KCl, 5OmM CaCl2, 0 , 5 mg / ml Novozym 234 (Novo Industries). The mixture is incubated in a Rüttet-Wasserbad (30 0 C, 50U / min) until microscopically a maximum protoplast release can be detected (90-120min). The protoplast suspension is filtered through a glass wool plug in a funnel to remove mycelial debris. The protoplasts are pelleted by gentle centrifugation (10 min, 2000 rpm) at room temperature and washed twice with 10 ml 0.8 M KCl, 50 mM CaCl 2 . Finally, the protoplasts in 200 to 500μΙ 0.8M KCI, 5OmM CaCl 2 brought back to the suspension, with a concentration of 1 χ 10 8 / ml is achieved. For transformation, an aliquot of 200 μΙ of the protoplast dispersion is incubated with 5MgpCG59D7 and 10 μg of PUC19 / pelA-IFN AM 119 DNA, 50 μM PCT (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM CaCl 2 , 25% PEG 6000). The incubation mixture is kept on ice for 20 min, an additional 2 ml of PCT are added, and the mixture is incubated at room temperature for a further 5 min. 4 ml of 0.8 M KCl, 5 mM CaCl 2 are added and aliquots of 1 ml of the final transformation solution are mixed with minimal agar lignified medium (minimal medium + 1 g / l arginine + 10 g / l Bacto agar [Difco]), stabilized with 0.8M KCl, mixed. The mixture is immediately poured onto agar plates with the same medium and incubated at 28 ° C
Nach zwei bis drei Tagen Wachstum bei 28°C erscheinen stabile Transformanten als kräftig wachsende und sporenbildende Kolonien auf einem Hintergrundwachstum von vielen hundert kleinen, vermutlich abortiven Transformanten.After two to three days of growth at 28 ° C, stable transformants appear as vigorously growing and sporulating colonies on a background growth of many hundreds of small, presumably abortive, transformants.
Beispiel 9.2.3Example 9.2.3
Expression des Hybrid-Interferon-BDBB-Gens unter der Kontrolle des pelA-Promotors Es werden 37 Transformanten des Kotransformationsexperimentes (Beispiel 9.2.2) herausgenommen und auf Interferonexpression analysiert. Die Interferonaktivität wird nach dem Verfahren von Armstrong {J.A.Armstrong, Appl. Microbio. 21,732 [1971]) unter Verwendung von menschlichen CCL-23-Zellen und des vesikularen Stomatitisvirus (VSV als Herausforderungsvirus durchgeführt.Expression of the Hybrid Interferon BDBB Gene Under the Control of the pelA Promoter 37 transformants of the cotransformation experiment (Example 9.2.2) are removed and analyzed for interferon expression. Interferon activity is determined by the method of Armstrong {J.A. Armstrong, Appl. Microbio. 21,732 [1971]) using human CCL-23 cells and vesicular stomatitis virus (VSV) as the challenge virus.
Conidialsporen von Transformanten werden einzeln in 50ml eines Vorkulturmedium vorkultiviert (Pectin Slow Set I [Unipectin, SA, Redon, Frankreich], 3g/l, NH4CI, 2g/l, KH2PO4,0,5g/l, NaCI, 0,5g/l, Mg2SO4 · 7 H2O, 0,5g/l, Ca2SO4 · 2 H20,0,5g/l, pH-Wert 7,0). Die Vorkultur wird 72 Stunden lang bei 250U/min und 28°C inkubiert. Es werden 10% der Vorkultur dazu genutzt, 50ml des Hauptkulturmediums (Sojabohnenmehl, 20g/l, Pectin Slow Set, 5g/l) zu inokulieren. Die Kultur wird über 72 bis 96 Stunden bei 250U/min und 28°C gezogen.Conidial spores of transformants are individually pre-cultured in 50 ml of a preculture medium (Pectin Slow Set I [Unipectin, SA, Redon, France], 3 g / l, NH 4 Cl, 2 g / l, KH 2 PO 4 , 0.5 g / l, NaCl, 0.5 g / l, Mg 2 SO 4 .7H 2 O, 0.5 g / l, Ca 2 SO 4 .2H 2 .5 g / l, pH 7.0). The preculture is incubated for 72 hours at 250 rpm and 28 ° C. 10% of the preculture is used to inoculate 50 ml of the main culture medium (soybean meal, 20 g / l, pectin slow set, 5 g / l). The culture is grown for 72 to 96 hours at 250 rpm and 28 ° C.
Zu verschiedenen Zeitpunkten (alle 20 Stunden) werden Proben genommen, die Zellen werden durch Zentrifugieren pelletiert und durch Ultraschalldesintegration aufgebrochen. Die obenaufschwimmende Schicht und die Zellextrakte werden beide auf ihre Interferonaktivität untersucht, wie das beschrieben wurde (siehe oben). Es wird festgestellt, daß die Masse der Interferonaktivität in das Medium sekretiert wird.Samples are taken at various times (every 20 hours), the cells are pelleted by centrifugation and disrupted by sonication disintegration. The supernatant layer and cell extracts are both assayed for interferon activity as described (see above). It is noted that the mass of interferon activity is secreted into the medium.
Konstruktion von Plasmid M 13(+)KS/pelAAss-IFN AM 119Construction of plasmid M13 (+) KS / pelA A ss-IFN AM 119
Die 2,8 kb-umfassende Expressionskassette von Plasmid M 13(+)KS/pelAuss-IFN AM 119 beinhaltet den induzierbaren pelA-Promotor, die Codierungssequenz von Hybrid-Interferon-BDBB und den pelA-Transkriptionsterminator auf dem Bluescript-M13(+)KS-Vektor. Hybrid-Interferon-BDBB wird expressiert und befindet sich in der Wirtszelle. Plasmid M13(+)KS/pelA-Ass-IFN AM 119 wird von pUC 18/pelA-IFN AM 119 (siehe Beispiel 9.2.1) abgeleitet. Die pelA-Signalsequenz (ss) wird durch seitlich gerichtete Mutagenese ausgeschaltet (siehe Abb. 15). Es wird erwartet, daß sich Hybrid-Interferon, das ohne Signalsequenz aus der Konstruktion expressiert wurde, im Zytosol befindet.The 2.8 kb expression cassette comprising of plasmid M13 (+) KS / pelA u ss-IFN AM 119 contains the inducible pelA promoter, the coding sequence of hybrid interferon BDBB and the pelA transcriptional terminator on the Bluescript M13 ( +) KS vector. Hybrid interferon BDBB is expressed and located in the host cell. Plasmid M13 (+) KS / pelA- A ss-IFN AM 119 (see Example 9.2.1) derived from pUC18 / pelA-IFN AM 119th The pelA signal sequence (ss) is switched off by site-directed mutagenesis (see Fig. 15). It is expected that hybrid interferon, which was expressed without signal sequence from the construction, is located in the cytosol.
Beispiel 10.1Example 10.1
Subklonieren der pelA-IFN AM 119-Kassette in den Bluescript-M 13(+)KS-Vektor Plasmid pUC 18/pelA-IFN AM 119 (siehe Beispiel 9.2.1) wird mit BamHI und Hindill verdaut. Das 2,8kb-BamHI-Hindlll-Fragment enthält den pelA-Promotor, die Signalsequenz, die IFN-BDBB-Codierungssequenz und den pelA-Terminator. Das BamHI-Hindlll-Fragment wird isoliert und an den Bluescript-M 13(+)KS-Vektor (Stratagene), der mit BamHI und Hindill geschnitten wurde, ligiert. Ein Aliquot des Ligationsgemisches wird zur Transformation von Ca2+-behandelten, kompetenten JM 109-Zellen verwendet. Das erfolgreiche Klonieren des 2,8 kb-BamHI-Hindll-Fragments in M 13(+)KS wird für Ampizillinplatten bei Vorhandensein von X-GaI und IPTG ausgewählt. Es werden 12 weiße, ampizillinresistente Kolonien aufgenommen. Die Plasmid-DNA dieser Kolonien wird durch BamHI/Bglll-Doppelverdauung analysiert. Ein Transformant mit dem korrekten Insert wird als M 13(+)KS/pelA-IFN AM 119 bezeichnet.Subcloning the pelA-IFN AM 119 cassette into the Bluescript M 13 (+) KS vector Plasmid pUC 18 / pelA-IFN AM 119 (see Example 9.2.1) is digested with BamHI and HindIII. The 2.8kb BamHI-HindIII fragment contains the pelA promoter, the signal sequence, the IFN-BDBB coding sequence and the pelA terminator. The BamHI-HindIII fragment is isolated and ligated to the Bluescript M13 (+) KS vector (Stratagene) cut with BamHI and HindIII. An aliquot of the ligation mixture is used to transform Ca 2+ -treated, competent JM 109 cells. The successful cloning of the 2.8 kb BamHI HindIII fragment into M13 (+) KS is selected for ampicillin plates in the presence of X-GaI and IPTG. Twelve white, ampicillin-resistant colonies are recorded. The plasmid DNA of these colonies is analyzed by BamHI / BglII double digestion. A transformant with the correct insert is designated M 13 (+) KS / pelA-IFN AM 119.
Beispiel 10.2Example 10.2
Gewinnung von einzelsträngiger DNA aus Zellen, die das Bluescript M 13(+)KS-Plasmid enthalten Plasmid M13(+)KS/pelA-IFN AM 119 wird dazu genutzt, den kompetenten E. coli-Stamm CJ 236 zu transformieren (dut-1, ung-1, thi-1, relA-1; pCJ 105 (Cm'); BIO-RAD Muta-Gene M 13-In vitro-Mutagene-Satz). Dieser Stamm ermöglicht die Einbeziehung von Urazil in die DNA. CJ 236 wird in 10 ml LB-Medium gezogen, das 100mg/l Ampizillin enthält. Bei ODeoo von 0,5 werden die Zellen mit Phag M13KO7 (Mead u.a.; Lit 29) mit einer Infektionsmultiplizität von 50 überinfiziert. Nach einer Stunde bei 370C wird Kanamyzin (50mg/l) zugesetzt, und die Kultur wird bei 37°C 5 bis 6 Stunden lang auf einem Schüttelapparat inkubiert. Der nichtcodierende Strang in bezug auf das pelA-IFN AM 119-lnsert von Plasmid M 13(+)KS/pelA-IFN AM 119 wird synthetisiert, verpackt und an das Medium freigesetzt. Aus der obenaufschwimmenden Schicht der Kultur wird einzelsträngige DNA nach Kunkel u.a. (Lit.30) hergestellt.Recovery of single-stranded DNA from cells containing the Bluescript M 13 (+) KS plasmid. Plasmid M13 (+) KS / pelA-IFN AM 119 is used to transform the competent E. coli strain CJ 236 (dut-1 , ung-1, thi-1, relA-1, pCJ105 (Cm '), BIO-RAD Muta-Gene M13 in vitro mutagenesis set). This strain allows the inclusion of uracil in the DNA. CJ 236 is drawn into 10 ml LB medium containing 100 mg / l ampicillin. At ODeoo of 0.5, the cells are over-infected with Phag M13KO7 (Mead et al., Lit 29) at a multiplicity of infection of 50. After one hour at 37 0 C is added kanamycin (50mg / l), and the culture is incubated at 37 ° C 5 to 6 hours on a shaker. The non-coding strand relative to the pelA-IFN AM 119 insert of plasmid M 13 (+) KS / pelA-IFN AM 119 is synthesized, packaged and released to the medium. From the supernatant layer of the culture, single-stranded DNA is prepared according to Kunkel et al. (Ref. 30).
Beispiel 10.3Example 10.3
Seitlich gerichtete Oligonukleotidmutagenese an der einzelstringigen DNA-Matrize Eine seitlich gerichtete Deletionsmutagenese wird an der nichtcodierenden, einzelsträngigen pelA-IFN AM 119-Matrize durchgeführt, um die pelA-Signalsequenz herauszulösen (Abb. 15).Lateral oligonucleotide mutagenesis on the single-stranded DNA template Lateral deletion mutagenesis is performed on the non-coding, single-stranded pelA-IFN AM 119 template to resolve the pelA signal sequence (Figure 15).
Der mutagene Starter besteht aus einem Teil der pelA-Promotorsequenz, einschließlich ATG (Nukleotidpositionen 1343 bis 1363 in der Abb. 10), und 21 Nukleotiden mit der Codierung für die Aminosäuren 1 bis 7 des reifen IFN-BDBB. Für die Mutagenese werden 20OpMoI des mutagenen Starters in 20μΙ von 5OmM Tris-HCI, pH-Wert 7,5,10 mM MgCI2,5mM DTT und 0,5 mM ATP unter Verwendung von 8 Einheiten T4-Polynukleotidkinase (Boehringer) phosphoyliert. Nach einer Stunde bei 37°C wird die Reaktion durch Erhitzen auf 65°C für die Dauer von 10min gestoppt.The mutagenic starter consists of a portion of the pelA promoter sequence, including ATG (nucleotide positions 1343 to 1363 in Fig. 10), and 21 nucleotides encoding the amino acids 1 to 7 of the mature IFN-BDBB. For mutagenesis 20OpMoI of the mutagenic starter are phosphoylated in 20μΙ of 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 5 mM DTT and 0.5 mM ATP using 8 units of T 4 polynucleotide kinase (Boehringer). After one hour at 37 ° C, the reaction is stopped by heating to 65 ° C for 10min.
Es werden 0,2 pMol der einzelsträngigen Matrize mit 10pMoI des phosphorylierten, mutagenen Oligodeoxyribonukleotidstarters und 1OpMoI des universellen Sequenzierungsstarter M13 in 30μΙ 2OmM Tris · HCI, pH-Wert 7,5,1OmM MgCI2, 5OmM NaCI, 1 mM DTT bei 80°C über 5 min inkubiert. Man läßt die Lösung langsam über eine Zeitspanne von 30 min auf Zimmertemperatur abkühlen; dem hybridisierten Gemisch werden 10 μΙ der Enzym-dNTP- (-dATP-, -dGTP-, -dCTP-, -dTTP-) Lösung zugesetzt, die 1 μΙ Puffer (0,2M Tris HCI, pH-Wert 7,5,0,1 M MgCI2), 5μΙ 2mM dNTP-Gemisch, 0,5μΙ 2OmM ATP, 1 μΙ 0,2M DTT, 0,5μΙ T4-DNA-Ligase (Biolabs, 400 Einheiten/μΙ) und 1,2μΙ Klenow-DNA-Polymerase (BRL, 5 Einheiten/μΙ) enthält. Das Gemisch wird bei 150C 16 Stunden lang inkubiert. Die Reaktion wird durch Inkubation bei 650C über die Dauer von 10 min gestoppt. Es werden 1 μΙ und 3μΙ des Ligationsgemisches zur Transformation von 0,2ml der kompetenten Zellen des Reparatur-Minus-Stammes E. coli MV 1190 UMIac-proAB), thi, supE, A(sr1-recA)306: :Tn10 (tef) (F': traD36, proAB, Iac Ι4ΖΔΜ15)] verwendet. Stamm MV1190 wird im Handbuch für den In-vitro-Mutagene-Satz BIO-RAD MUTA-GENE M13 beschrieben. Es werden 12 ampizillinresistente Kolonien aufgenommen. Es wird Plasmid-DNA hergestellt und durch Seal-Verdauung analysiert. Das erfolgreiche Auslösen der pelA-Signalsequenz entfernt eine Seal-Stelle. Korrekte Plasmide werden an der Seal-Stelle imThere are 0.2 pmoles of single-stranded template with 10pMoI of phosphorylated mutagenic Oligodeoxyribonukleotidstarters and 1OpMoI the universal sequencing starter M13 in 30μΙ 2OmM Tris · HCl, pH 7,5,1OmM MgCl 2, 5OmM NaCl, 1 mM DTT at 80 ° C incubated for 5 min. The solution is allowed to cool slowly to room temperature over a period of 30 minutes; 10 μΙ of the enzyme-dNTP- (-dATP-, -dGTP-, -dCTP-, -dTTP-) solution are added to the hybridized mixture and the 1 μM buffer (0.2 M Tris HCl, pH 7.5.0 , 1 M MgCl 2 ), 5 μM 2 mM dNTP mixture, 0.5 μM ATM 2 μM, 0.2 μM DTT, 0.5 μM T 4 DNA ligase (Biolabs, 400 U / μΙ) and 1.2 μM Klenow DNA Polymerase (BRL, 5 units / μΙ). The mixture is incubated at 15 ° C. for 16 hours. The reaction is stopped by incubation at 65 ° C. for 10 minutes. 1 μΙ and 3μΙ of the ligation mixture are used to transform 0.2 ml of the competent cells of the repair minus strain E. coli MV 1190 UMIac-proAB), thi, supE, A (sr1-recA) 306:: Tn10 (tef) (F ': traD36, proAB, Iac Ι 4 ΖΔΜ15)]. Strain MV1190 is described in the manual for the in vitro mutagen set BIO-RAD MUTA-GENE M13. Twelve ampicillin-resistant colonies are recorded. Plasmid DNA is prepared and analyzed by seal digestion. Successful triggering of the pelA signal sequence removes a seal site. Correct plasmids are at the seal site in
Bluescript-Vektor linearisiert. Ein Plasmid wird weiter analysiert. Die korrekte Verbindung zwischen dem pelA-Promotor und der Codierungssequenz für Hybrid IFM BDBB mit ATG wird durch DNA-Sequenzierung bestätigt. Eine korrekte Konstruktion wird als M 13(+)KS/pelAAss-IFN AM 119 bezeichnet.Bluescript vector linearized. A plasmid is further analyzed. The correct association between the pelA promoter and the coding sequence for hybrid IFM BDBB with ATG is confirmed by DNA sequencing. Proper construction is referred to as M 13 (+) KS / pelAAss-IFN AM 119.
Beispiel 10.4Example 10.4
Kotransformation von A. niger und Expression von Hybrid-InterferonCotransformation of A. niger and expression of hybrid interferon
Die Plasmide M 13(+)KS/pelAAss-IFN AM 119 und pCG59D7 werden zur Kotransformation des A. niger-Mutanten An8 nach Beispiel 8.2.2 verwendet. DieTransformanten werden wie im Beispiel 8.2.3 kultiviert. Zu verschiedenen Zeitpunkten (alle 20 Stunden) werden Proben genommen, die Zellen werden durch Zentrifugieren pelletiert und durch Ultraschalldesintegration aufgebrochen. Die Zellextrakte werden auf Interferonaktivität getestet (siehe oben). Die Masse der Interferonaktivität wird intrazellulär gefunden.The plasmids M 13 (+) KS / pelAAss-IFN AM 119 and pCG59D7 are used for the cotransformation of the A. niger mutant An8 according to Example 8.2.2. The transformants are cultured as in Example 8.2.3. Samples are taken at various times (every 20 hours), the cells are pelleted by centrifugation and disrupted by sonication disintegration. The cell extracts are tested for interferon activity (see above). The mass of interferon activity is found intracellularly.
Deponierung der MikroorganismenDeposit of microorganisms
Die folgenden Mikroorganismen wurden nach dem Budapester Vertrag bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen, Grisebachstr.8, D-3400 Göttingen, deponiert:The following microorganisms were deposited under the Budapest Treaty at the German Collection of Microorganisms, Grisebachstr. 8, D-3400 Göttingen:
Mikroorganismen Escherichta coli HB101 /pGW 820 Escherichia coli HB 101/pGW 830 Escherichia coli HB101 /pGW 850 Escherichia coli HB 101/pGW860 Escherichia coli HB101/pGW 880Microorganisms Escherichia coli HB101 / pGW 820 Escherichia coli HB 101 / pGW 830 Escherichia coli HB101 / pGW 850 Escherichia coli HB 101 / pGW860 Escherichia coli HB101 / pGW 880
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