ES2325190T3 - Mutantes recombinantes inactivos de la parte cenral de la estreptavidina. - Google Patents

Mutantes recombinantes inactivos de la parte cenral de la estreptavidina. Download PDF

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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A MUTEINAS DE AVIDINA Y ESTREPTAVIDINA CON UNA MENOR AFINIDAD DE UNION A BIOTINA ASI COMO SU UTILIZACION COMO REACTIVOS PARA ELIMINACION DE INTERFERENCIAS EN PROCEDIMIENTOS DE DETERMINACION DE UN ANALITO, P. EJ. EN PRUEBAS DIAGNOSTICAS COMO INMUNOENSAYOS Y ENSAYOS DE HIBRIDACION DE ACIDOS NUCLEICOS. ADEMAS LA INVENCION SE REFIERE A LA UTILIZACION DE MUTEINAS DE AVIDINA Y ESTREPTAVIDINA COMO SISTEMAS REGENERABLES PARA LA UNION DE BIOTINA, P.EJ. PARA EL ANALISIS DE MOLECULAS BIOTINADAS, LA INVESTIGACION DE INTERACCIONES RECEPTORLIGANDO Y LA PURIFICACION POR AFINIDAD DE MOLECULAS BIOTINADAS.

Description

Mutantes recombinantes inactivos de la parte central de la estreptavidina.
La presente invención se refiere a las muteínas de estreptavidina con una afinidad de unión disminuida para la biotina, así como su empleo como reactivos para la eliminación de perturbaciones en procedimientos para la determinación de un analito, por ejemplo en ensayos diagnósticos como por ejemplo en ensayos inmunológicos y en ensayos de hibridación de ácidos nucleicos. Además se refiere la invención al empleo de las muteínas de la estreptavidina como sistemas regenerables para la unión de la biotina, por ejemplo para el análisis de moléculas biotiniladas, para la investigación de las acciones recíprocas receptor-ligando así como para las moléculas biotiniladas para la purificación por afinidad.
En el procedimiento de detección para la determinación de analitos como por ejemplo en ensayos inmunológicos y ensayos de hibridación de ácidos nucleicos, tiene lugar la determinación del analito a menudo mediante una acción recíproca de alta afinidad entre los socios de un par específico de unión. Un ejemplo típico de un par específico de unión lo constituyen el complejo avidina/estreptavidina-biotina. En el empleo de un par de unión avidina/estreptavidina-biotina se aprovecha su alta afinidad de unión. A este respecto se emplea por ejemplo una fase sólida recubierta con avidina/estreptavidina, a la cual se puede unir un complejo biotinilado del analito y el receptor específico. En otros formatos de ensayo puede emplearse también la avidina/estreptavidina en forma soluble.
Junto a las acciones recíprocas específicas tienen lugar a menudo también reacciones secundarias, como por ejemplo las reacciones recíprocas indeseables y reacciones de unión no específicas entre los componentes del ensayo y otros componentes existentes en la muestra o en la fase sólida. En particular se unen a la avidina y estreptavidina inmovilizada o en solución, a menudo otras substancias existentes en la muestra de ensayo y ocasionan por este motivo resultados de ensayo falsamente positivos o falsamente negativos. Además estas acciones recíprocas pueden causar también un aumento de la señal de fondo y una mayor extensión de las señales, a causa de lo cual la sensibilidad y la especificidad de los ensayos en cuestión, disminuyen.
Se han efectuado diferentes ensayos para reducir estas acciones recíprocas no específicas. Por ejemplo es conocido que, diferentes componentes de hidratos de carbono y diferentes proteínas, mezclas de proteínas o fracciones de proteínas, así como sus hidrolizados, pueden disminuir las acciones recíprocas no específicas entre los componentes del ensayo y el analito en ensayos inmunológicos (Robertson et al., J. of Immun. Med. 26 (1985) 195; EP-A- 260 903; US-A-4. 931.385). El empleo de tales componentes de hidratos de carbono y proteínas, tiene sin embargo la desventaja, de que a causa de los componentes en ellos contenidos pueden aparecer de nuevo otras perturbaciones del ensayo. Los hidrolizados obtenidos enzimáticamente pueden además estar impurificados por las proteasas empleadas en la obtención y por regla general no presentan ninguna cualidad homogénea, por lo cual la separación puede controlarse sólo difícilmente. Dichas impurezas de las proteasas pueden actuar sobre los componentes del ensayo y ya en pequeñas cantidades conducen a un desajuste de las funciones del ensayo y a la estabilidad de almacenamiento.
Además, también se ha descrito para la disminución de acciones recíprocas no específicas, el empleo de proteínas químicamente modificadas, en particular, de proteínas succiniladas o acetiladas (US-A-5.0521.356; EP-A-0 525 916). Con estas substancias no se pueden evitar sin embargo, muchos de los resultados falsamente positivos o falsamente negativos de los ensayos sobre los anticuerpos del suero.
Para evitar las acciones recíprocas no específicas se propuso además añadir los reactivos de ensayo en partículas ultra finas con un tamaño medio máximo de 0,2 \mum, los cuales están concebidos de manera que se unen a los componentes perturbadores y los capturan (EP 0 163 312). Para ello sin embargo es necesario una especial preparación de estas partículas ultrafinas, y además debe ser conocida la clase de factores no específicos existentes en la
muestra.
En las patentes DE-A-44 07 423 y DE-A-44 34 093, se pro-puso capturar mediante una reacción previa las perturbaciones que aparecen a causa de acciones recíprocas no específicas entre los componentes de la muestra y una fase sólida recubierta con estreptavidina. La reacción previa se efectúa de forma adecuada en una fase sólida, la cual es lo más similar posible a la fase sólida activa recubierta con estreptavidina, a la cual sin embargo las moléculas de muestra no pueden unirse específicamente. Los componentes no específicos se unen por el contrario también a la fase sólida inactiva y pueden por esta razón ser eliminados.
Según la patente DE-A-44 07 423, la estreptavidina puede inactivarse mediante derivatización covalente o modificación covalente. Sin embargo, es desventajoso para ello que sea necesaria una modificación química adicional costosa. Además se puede alterar mediante una derivatización química la zona alrededor de un centro activo de la estreptavidina nativa de forma no deseada, con lo cual pueden perjudicarse las acciones desperturbadoras e incluso pueden aparecer adicionalmente acciones recíprocas perturbadoras. Acciones recíprocas no específicas que aparecen en la bolsa de unión de la biotina pueden no eliminarse mediante modificaciones covalentes.
El sistema avidina/estreptavidina-biotina es, a causa de la fuerte afinidad no covalente del socio de unión (K_{A} aproximadamente 10^{15} l/mol), objeto de numerosas investigaciones. La alta afinidad de unión se atribuyó ante todo a las acciones recíprocas entre los radicales de triptófano de la estreptavidina y la biotina. Mediante el cambio de los radicales de triptófano (Chilkoti et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 1754-1758, Sano y Cantor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 3180-3184) pudo sin embargo lograrse una significativa disminución de la afinidad de unión de las variantes de estreptavidina a la iminobiotina. Por el contrario, no pudo lograrse una comprobación más clara para la disminución de la afinidad de unión con la biotina (ver Chilkoti et al., supra, fig. 1A y B). Para un empleo como reactivos de eliminación de perturbaciones, tales variantes son inadecuadas, puesto que a causa de la afinidad de unión todavía muy alta, pueden producirse también reacciones específicas con los componentes biotinilados del ensayo.
Ha sido por consiguiente, un objetivo de la presente invención, la preparación de un reactivo mediante el cual pudiera disminuirse la influencia perturbadora sobre el procedimiento de detección para la determinación de un analito, por ejemplo los ensayos inmunológicos o de hibridación de ácidos nucleicos.
Esta tarea se soluciona según la invención, mediante un polipéptido capaz de unirse a la biotina, escogido de las muteínas de estreptavidina, en donde la muteína (a) se diferencia de la SEQ ID No 2 por lo menos en un aminoácido del polipéptido nativo, en donde por lo menos uno de los aminoácidos en las posiciones Leu25, Thr90, Leu110 o/y Asp128 es intercambiado por otro aminoácido, y (b) presenta una afinidad de unión a la biotina inferior a 10^{10} l/mol. La afinidad de unión para la reacción:
Complejo estreptavidina/biotina
\hskip0.3cm
\leftrightarrow
\hskip0.3cm
estreptavidina + biotina
es aproximadamente de 10^{15} l/mol. El sistema estreptavidina/biotina empleado como sistema captador, dispone con ello de una de las más potentes reacciones recíprocas no covalentes entre una proteína y un ligando. Sorprendentemente, se comprobó que mediante el intercambio de uno o varios aminoácidos en las posiciones Leu25, Thr90, Leu110 o/y Asp128 de la estreptavidina de la SEQ ID No 2, se obtiene un polipéptido, que por una parte en la obtención recombinante es renaturalizable, y por otra parte puede disminuirse una disminuida afinidad de unión a la biotina a < 10^{10} l/mol, con lo cual la muteína de la invención de preferencia presenta además una estructura la cual corresponde a la estructura del polipéptido activo. La muteína según la invención muestra de preferencia una alta actividad cruzada inmunológica con el polipéptido nativo. Además, se prefiere que sean capaces de dimerización o respectivamente de tetramerización. Sorprendentemente, las muteínas poseen a pesar de la disminuida afinidad de unión a la biotina, como la estreptavidina nativa, la posibilidad de unión a los componentes perturbadores de la muestra, como puede ocurrir en las muestras biológicas, por ejemplo, en los líquidos corporales como suero, plasma, sangre entera, etc.
Debido a sus particulares propiedades, las muteínas según la invención pueden emplearse para diferentes aplicaciones. Una disminución de la afinidad de unión es equivalente a una disminución de las acciones recíprocas entre la biotina y las muteínas. Según la invención, las muteínas pueden estar configuradas de tal forma que prácticamente no se unen a la biotina, o bien se unen a ella con una débil unión relativamente reversible. Puesto que la estructura espacial de las muteínas en comparación de preferencia con el polipéptido nativo, no ha cambiado significativamente, las acciones recíprocas con otras substancias no son influidas. De esta forma se obtiene un reactivo que en su estructura espacial y sus propiedades de unión corresponde a la estreptavidina nativa, con excepción de la modificada capacidad de unión a la biotina.
Como muestras de ensayo pueden emplearse en general muestras acuosas. En particular, se emplean muestras biológicas como por ejemplo, líquidos corporales como la sangre entera, el plasma sanguíneo, el suero, la saliva, líquidos de tejidos, humores del organismo u orina.
El intercambio de determinados aminoácidos por mutagénesis, permite una definida obtención de las muteínas. Contrariamente a otras modificaciones de la estreptavidina, como por ejemplo la derivatización química, se conserva la estructura de las muteínas según la invención. Con ello no pueden aparecer ningunas acciones recíprocas perturbadoras entre los reactivos de derivatización introducidos adicionalmente y los componentes de las muestras que se ensayan.
La afinidad de unión de las muteínas según la invención a la biotina es de preferencia < 10^{9} l/mol, con mayor preferencia < 10^{8} l/mol, todavía con mayor preferencia, < 10^{7} l/mol, con particular preferencia < 10^{6} l/mol, y con la máxima preferencia < 10^{5} l/mol.
De preferencia muestran las muteínas de estreptavidina según la invención, una regenerabilidad en la inmovilización sobre la superficie de un chip sensor, por ejemplo una superficie BIAcore.
En las muteínas de estreptavidina según la invención se intercambian uno o varios aminoácidos en las posiciones Leu25, Ser27, Tyr43, Ser45, Val47, Gly48, Ser88, Thr90, Leu110 o/y Asp128 por otro aminoácido. Mediante el intercambio de un aminoácido con un radical pequeño por otro aminoácido con un radical más grande, puede lograrse una disminución de la capacidad de unión de la biotina, por ejemplo por intercambio del Leu ó Ser por Trp, Arg, Tyr, Phe ó His. Además la capacidad de unión de la biotina puede disminuir o quedar bloqueada mediante un puente de disulfuro introducido adicionalmente, el cual disminuye la accesibilidad a la bolsa de unión de la biotina. Puede formarse por ejemplo un puente de disulfuro adicional por el intercambio de dos aminoácidos por dos cisteínas a una distancia espacial adecuada. También es posible disminuir la capacidad de unión a la biotina mediante acciones recíprocas iónicas adicionales. Para ello se puede introducir por ejemplo un aminoácido cargado positivamente como el Arg ó Lys, el cual forma con el Asp128 acciones iónicas recíprocas. Por otro lado, puede introducirse también un aminoácido cargado positivamente y un aminoácido cargado negativamente, los cuales forman entre sí un puente salino y con ello pueden bloquear la bolsa de unión a la biotina. De preferencia se intercambian pequeños aminoácidos y localizados en la superficie, como por ejemplo Leu25, Ser27, Ser 45 ó/y Leu110, por voluminosos aminoácidos, como por ejemplo Arg, Trp, Tyr, Phe ó His.
Para lograr la deseada afinidad de unión pueden también formarse muteínas de estreptavidina, en las cuales se intercambian por lo menos dos aminoácidos. Se prefiere intercambiar por lo menos dos de los aminoácidos Leu25, Ser27, Ser45 y Leu119, por ejemplo los pares de aminoácidos Leu25 y Ser45, Ser27 y Ser45 así como Ser45 y Leu110, mediante aminoácidos adecuados, en particular aminoácidos voluminosos como Arg, Trp, Tyr, Phe ó His. Particularmente preferidos son los intercambios de Leu25 por Trp y Ser45 por Arg, el Ser27 por Arg y el Ser45 por Arg, el Ser45 por Trp y el Leu110 por Trp ó el Ser45 por Tyr y el Leu110 por Trp.
También el intercambio de más de dos aminoácidos conduce en la estreptavidina a muteínas según la invención. De preferencia se intercambian en dichos múltiples mutantes de estreptavidina por lo menos tres de los aminoácidos Leu25, Ser27, Ser45 y Leu110, de preferencia por aminoácidos voluminosos como se ha definido anteriormente. En ejemplos específicos para mutantes de combinaciones triples se intercambian Leu25 por Trp, Ser45 por Trp y Leu110 por Trp ó Leu25 por Trp, Ser45 por Tyr y Leu110 por Trp.
En otro mutante preferido de combinación múltiple, se mutagenizan por lo menos dos de los aminoácidos Leu25, Ser27, Ser45 y Leu110 así como adicionalmente Trp120. Un ejemplo específico para un mutante triple de este tipo contiene intercambios de Ser27 por Arg, Ser45 por Arg y Trp120 por Ala.
La secuencia de ADN que codifica la estreptavidina nativa, está representada en la SEQ ID NO. 1. La correspondiente secuencia de proteínas está representada en SEQ ID NO. 2. Los números de aminoácidos que se citan se refieren a esta secuencia. La secuencia de ácidos nucleicos de la avidina nativa está representada para la comparación en la SEQ ID NO. 3. La SEQ ID NO. 4 muestra la secuencia de aminoácidos de la avidina. La numeración de los aminoácidos se efectúa correspondientemente con esta secuencia. Las muteínas de la avidina no son objeto de la invención.
Según la invención, puede obtenerse también muteínas de variantes de estreptavidina, las cuales en su forma original son capaces de unirse con la biotina. Son preferidas según la invención, las muteínas de una estreptavidina acortada (parte central de la estreptavidina recombinante). Esta parte central de la estreptavidina está codificada de preferencia por la secuencia de nucleótidos mencionada SEQ ID NO. 15, y contiene en la secuencia ID NO. 16 la secuencia de aminoácidos mostrada. La obtención de esta parte central de la estreptavidina está descrita en la patente WO 93/09144. Las muteínas de la parte central de la estreptavidina contienen mutaciones, como ya ha sido descrito para la estreptavidina nativa.
Otro objeto de la presente invención es un ácido nucleico que codifica unas muteínas de estreptavidina. Este ácido nucleico puede obtenerse por ejemplo in vitro mediante mutagénesis específica en el sitio, de un ácido nucleico según la SEQ ID NO. 1, SEQ ID NO. 3 ó SEQ ID NO. 15. El ácido nucleico según la invención, puede estar localizado sobre un vector, por ejemplo sobre un plásmido procariótico, de preferencia un plásmido replicable en E. coli. El ácido nucleico se encuentra sobre el vector de preferencia en una ligazón operativa con un promotor, el cual permite una expresión en cualquier organismo anfitrión.
Todavía otro objeto de la invención es una célula la cual se transforma mediante un vector que contiene un gen de muteína de estreptavidina. De preferencia, la célula es una célula procariótica en particular una célula bacteriana gram-negativa, por ejemplo una célula de E. coli.
Las muteínas se obtienen preferentemente mediante la expresión recombinante en una célula anfitriona adecuada, en particular una célula anfitriona procariótica como por ejemplo la E. coli. A este respecto las muteínas se encuentran habitualmente en forma de cuerpos de inclusión inactivos, los cuales en condiciones apropiadas pueden ser renaturalizados.
Las muteínas pueden emplearse después de la renaturalización y purificación, sin más tratamiento, en forma soluble o después de la inmovilización sobre una fase sólida, como reactivo para la eliminación de perturbaciones. Además pueden emplearse también las muteínas en forma de un conjugado polimérico soluble o inmovilizado. Este tipo de conjugados poliméricos pueden obtenerse mediante copulación química de varias moléculas de muteínas entre sí o mediante copulación con otras macromoléculas como por ejemplo poli-péptidos, proteínas, hidratos de carbono, etc.
Son preferidos, los conjugados de muteínas con otro polipéptido o proteína. Particularmente preferido es un conjugado con una albúmina, por ejemplo albúmina de suero bovino. La obtención de conjugados poliméricos de las muteínas y eventualmente otras macromoléculas puede lograrse por métodos ya conocidos (ver por ejemplo, la patente EP-A-0 269 092).
Además, la invención se refiere al empleo de una de las muteínas anteriormente descritas como reactivo para la eliminación de perturbaciones para ensayos para la detección de un analito, en los cuales el par de unión estreptavidina-biotina está contenido como componente del ensayo. A este respecto, las muteínas pueden emplearse en forma disuelta o/y inmovilizada. En una versión, las muteínas pueden emplearse juntamente con una fase sólida de estreptavidina no modificada en un ensayo heterogéneo, por ejemplo un ensayo inmunológico o/y ensayo de hibridación. A este respecto, las muteínas pueden añadirse a la preparación de ensayo en forma soluble o/y inmovilizada, por ejemplo en forma de una fase sólida separada.
El ensayo puede efectuarse como un procedimiento de un paso o de dos pasos, es decir la muestra a determinar puede ser puesta en contacto con muteínas y con estreptavidina no modificada, a la vez, o en pasos de reacción separados.
Además, pueden emplearse las muteínas según la invención también en otros formatos de ensayo, por ejemplo en ensayos homogéneos, ensayos de aglutinación, etc, en tanto que como componentes del ensayo, está presente el par de unión estreptavidina/-avidina-biotina. En esta conexión, el término "biotina" comprende tanto la biotina en forma libre como también en forma de substancias biotiniladas, como por ejemplo ácidos nucleicos, hidratos de carbono, lípidos, péptidos o polipéptidos biotinilados. Además, el término comprende también los análogos y derivados de la biotina, como por ejemplo la iminobiotina, destiobiotina y péptidos de afinidad a la estreptavidina.
Otro objeto de la invención es un reactivo para eliminar las perturbaciones para la disminución o/y supresión de acciones recíprocas no específicas en un procedimiento para la determinación de un analito, en donde el reactivo para eliminar perturbaciones contiene una de las muteínas descritas más arriba. Este reactivo para eliminar perturbaciones puede estar presente en forma soluble o/y inmovilizado en una fase sólida, de preferencia en una membrana, una placa de microtitulación, un recipiente de microreactivo, o microperlas. Mediante el reactivo para eliminar perturbaciones pueden captarse substancias, que producen reacciones recíprocas no específicas con los componentes del ensayo, con lo cual se logra una mejora de la sensibilidad del ensayo. El reactivo para eliminar perturbaciones presenta, en comparación con la avidina o respectivamente la estreptavidina no modificadas, una capacidad de unión esencialmente invariable frente a los componentes perturbadores, de forma que los componentes perturbadores de la muestra de ensayo son captados eficazmente. Contrariamente a la avidina o respectivamente la estreptavidina nativas, el reactivo para eliminar perturbaciones, presenta prácticamente sin embargo, una afinidad nula a la biotina para el ensayo, por lo cual la detección del analito en la muestra de ensayo no resulta esencialmente influida.
Otro objeto de la invención es un procedimiento para la detección cualitativa y/o cuantitativa de un analito en una muestra de ensayo, que comprende el empleo de un par de unión específico estreptavidina-biotina, en donde se añade como reactivo para eliminar perturbaciones, una muteína de estreptavidina según la invención, con una afinidad de unión a la biotina < 10^{10} l/mol.
En una versión de la presente invención, el procedimiento es un ensayo heterogéneo, en el cual la determinación del analito tiene lugar mediante la unión a una fase sólida, en donde la estreptavidina forma parte del par de unión en esta unión a la fase sólida.
En una versión preferida de este formato de ensayo, se emplea una fase sólida, que está recubierta con estreptavidina y a la cual debe unirse un componente de ensayo biotinilado. A un formato de ensayo de este tipo puede añadirse el reactivo para eliminar perturbaciones según la invención, en forma soluble o/y inmovilizada. Un reactivo para eliminar perturbaciones inmovilizado se añade de preferencia en forma de una fase sólida inactiva separada, en donde la muestra de ensayo se pone en contacto, o bien primeramente con la fase sólida inactiva sola, y más tarde solamente con la fase sólida activa, o bien se pone en contacto simultáneamente con la fase sólida activa y la fase sólida inactiva.
Cuando se emplea un reactivo soluble para eliminar perturbaciones, se prefiere un ensayo de un solo paso, en el cual el reactivo para eliminar perturbaciones está presente juntamente con todos los otros componentes del ensayo en el líquido de muestra.
También, cuando se emplea una fase sólida biotinilada y estreptavidina soluble, como componentes del ensayo, puede emplearse con éxito el reactivo para eliminar perturbaciones según la invención, por ejemplo en forma soluble o en forma de una fase sólida inactiva separada.
La detección del analito en el procedimiento según la invención puede efectuarse en forma de por sí ya conocida mediante una marca indirecta o directa. Con reactivos de detección directamente marcados tiene lugar la detección porque el reactivo de detección por ejemplo se une al analito y forma un complejo detectable, el cual lleva la marca, o se une competitivamente al analito en un sitio específico de unión. Los reactivos de detección con una marca indirecta comprenden varios componentes, en donde el componente que se une al analito está sin marcar y Este es capaz de unirse a otro componente que lleva una marca.
Marcas adecuadas ya son conocidas por el experto. Pueden emplearse por ejemplo, marcas radiactivas, marcadores de quimioluminiscencia, fluorescencia o electroquimioluminiscencia, partículas coloreadas como por ejemplo partículas de metalsol, o látex de color o incoloro. La marca puede suministrar también una señal indirecta como por ejemplo en las marcas enzimáticas con enzimas como la peroxidasa, \beta-galactosidasa, o la fosfatasa alcalina.
Otro objeto de la invención es un kit de ensayo para la detección cualitativa o/y cuantitativa de un analito en una muestra de ensayo la cual contiene un polipéptido capaz de unirse con la biotina así como otros componentes del ensayo en cuestión y un reactivo para eliminar perturbaciones, el cual comprende una muteína según la invención. El reactivo para eliminar perturbaciones puede estar presente en forma soluble o bien inmovilizado sobre una fase sólida, en particular sobre una placa de microtitulación, un recipiente para microrreactivo, una membrana o sobre microperlas.
Otro objeto de la invención es el empleo de muteínas de estreptavidina, en las cuales por lo menos uno de los aminoácidos en las posiciones Leu25, Ser27, Tyr43, Ser45, Val47, Gly48, Ser88, Thr90, Leu110 o/y Asp128 del polipéptido nativo de la SEQ ID NO. 2, se intercambia con otro aminoácido, y presenta una afinidad de unión a la biotina en el margen de 10^{3} a 10^{11} l/mol, como sistema regenerable para la unión de substancias biotiniladas. De preferencia se emplean muteínas con una afinidad de unión a la biotina en el margen de 10^{5} a 10^{10} l/mol y en particular de 10^{5} a 10^{8} l/mol.
El sistema regenerable para la unión de substancias biotiniladas comprende de preferencia una fase sólida sobre la cual se inmovilizan las muteínas de estreptavidina. Por ejemplo, son fases sólidas apropiadas los chips sensores (por ejemplo el sistema Biacore de la firma Kabi Pharmacia), recipientes de reacción como por ejemplo tubitos o cubetas de poliestireno, placas de microtitulación, microperlas, partículas de látex y materiales de soporte para columnas de afinidad. Bajo la denominación "substancias biotiniladas" se comprenden en particular conjugados de biotina y análogos de biotina, en donde los análogos de biotina son aquellas substancias que con la bolsa de unión de la biotina de la estreptavidina (nativa) forman un complejo como por ejemplo la iminobiotina, destiobiotina y péptidos de afinidad con la estreptavidina.
La ventaja de las fases sólidas regenerables según la invención frente a una fase sólida recubierta con estreptavidina nativa, consiste en que por un lado existe una suficientemente alta afinidad de unión para la biotina (en forma de biotina libre o substancias biotiniladas), de manera que la fase sólida puede emplearse en ensayos para la detección de analitos, para la investigación de acciones recíprocas receptor-ligando, y para la purificación o respectivamente análisis de substancias biotiniladas. Por otro lado la afinidad de unión de la fase sólida a la biotina o a una substancia biotinilada es suficientemente pequeña para que sea posible una regeneración de la fase sólida, es decir una separación de la biotina. Esta separación tiene lugar de preferencia mediante la disminución del valor del pH a un pH < 4,5 o/y mediante la adición de substancias caotrópicas, es decir substancias que perturban la formación de enlaces de puentes de hidrógeno. Alternativamente puede tener lugar la separación para el aislamiento de las substancias biotiniladas también mediante la adición de biotina libre o/y análogos de la biotina. Es particularmente preferida la elución por gradiente.
En una versión preferida, se emplea la fase sólida regenerable como matriz de afinidad. Esta matriz de afinidad sirve para la purificación de substancias biotiniladas por ejemplo anticuerpos biotinilados o respectivamente para la separación de dichas substancias según el número de radicales de biotina unidos por molécula. Cuando se emplean como matriz la estreptavidina o avidina modificada, las substancias puestas en contacto con la matriz, debido a la alta afinidad de unión, prácticamente no pueden ser liberadas de nuevo. En el estado actual de la técnica se ha investigado solucionar este problema transformando la avidina en sus monómeros mediante tratamiento con urea, o respectivamente empleando la iminobiotina en lugar de la biotina para disminuir la afinidad de unión. Estos procedimientos son sin embargo costosos y conllevan problemas adicionales. Cuando se emplean las muteínas según la invención pueden obtenerse matrices de afinidad con afinidades de unión a la biotina, las cuales hacen posible una unión reversible y con ello una recuperación del analito.
Además, se prefiere emplear la fase sólida regenerable según la invención, para la determinación de las acciones recíprocas receptor/ligando, por ejemplo como un chip sensor recubierto. La unión de moléculas a esta superficie puede investigarse por ejemplo, mediante la espectroscopia de resonancia de los plasmones de superficie.
Los plásmidos y microorganismos mencionados en la presente solicitud fueron registrados en la Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH ("Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares GmbH") (DSM), Mascheroderweg 1B, D-30300 Braunschweig, según las determinaciones del Tratado de Budapest, con los siguientes números de registro:
E. coli K12RM82:
DSM 5445 el 2 de Octubre de 1991
pUBS500:
DSM 6720 el 20 de Septiembre de 1991
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En el listado de secuencias figura:
SEQ ID NO. 1
secuencia de nucleótidos que codifican la estreptavidina, incluida la secuencia codificadora del péptido de señalización,
SEQ ID NO. 2
secuencia de aminoácidos de la estreptavidina, incluida la secuencia señalizadora
SEQ ID NO. 3
secuencia de nucleótidos que codifican la avidina, incluida la secuencia que codifica el péptido de señalización,
SEQ ID NO. 4
secuencia de proteínas de la avidina incluida la secuencia de señalización
SEQ ID NO. 5
secuencia de nucleótidos del cebador N1,
SEQ ID NO. 6
secuencia de nucleótidos del cebador N2,
SEQ ID NO. 7
secuencia de nucleótidos del cebador N3,
SEQ ID NO. 8
secuencia de nucleótidos del cebador N4,
SEQ ID NO. 9
secuencia de nucleótidos del cebador N5,
SEQ ID NO. 10
secuencia de nucleótidos del cebador N6,
SEQ ID NO. 11
secuencia de nucleótidos del cebador N7,
SEQ ID NO. 12
secuencia de nucleótidos del cebador N8,
SEQ ID NO. 13
secuencia de nucleótidos del cebador N9,
SEQ ID NO. 14
secuencia de nucleótidos del cebador N10,
SEQ ID NO. 15
secuencia de nucleótidos que codifican la estreptavidina de la parte central según la patente WO 93/019144, y
SEQ ID NO. 16
secuencia de aminoácidos de la estreptavidina de la parte central.
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Figura 1 muestra el mapa del plásmido del plásmido de expresión de la estreptavidina de la parte central, pSAM-Core.
Los siguientes ejemplos aclaran con más detalle la invención.
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Ejemplo 1 Construcción de los genes mutantes de la estreptavidina de la parte central
El plásmido pSAM-core se preparó de acuerdo con la patente WO 93/09144.
La región del ADN corriente arriba y corriente abajo de la mutación a introducir, se eliminó hasta el sitio de corte de la endonucleasa de restricción singular más próximo en el vector de expresión del pSAM-Core, y se substituyó mediante un correspondiente segmento de ADN, obtenido químicamente, con la mutación deseada (adaptador de ADN). La manipulación del ADN se efectuó a este respecto con métodos estándar como está descrito en Sambrook et al., en: Molecular Cloning. A Laboratory Manual ("Clonacion Molecular. Un Manual de Laboratorio"), Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, Nueva York, 1989. Los reactivos molecularbiológicos empleados se utilizaron de acuerdo con las indicaciones del fabricante.
Las concentraciones de proteínas de las proteínas y péptidos de fusión, se determinaron a partir de la densidad óptica (OD) a 280 nm mediante el empleo de secuencias de aminoácidos calculando los coeficientes molares de extinción (por ejemplo para Core-SA: \varepsilon = 41820 cm^{2}/mol).
Construcción de los mutantes de estreptavidina Mutantes individuales 1.1. pSA-Leu25Trp
Para la construcción del gen mutante Leu25Trp CORE-SA se digirió el plásmido pSAM-CORE con las endonucleasas de restricción de corte singular NcoI y SalI, y se ligó el fragmento de vector NcoI/SalI-pSAM-CORE de aproximadamente 2,9 kBp de longitud, después del aislamiento, mediante electroforesis con gel de agarosa con el adaptador Leu25Trp. El adaptador Leu25Trp se obtuvo mediante hibridación de los oligonucleótidos complementarios N1 y N2 (tampón de reacción: 12,5 mmoles/l de Tris-HCl, pH 7,0 y 12,5 mmoles/l de MgCl_{2}; concentración de N: en cada caso 1 pmol/60 \mul). N1 y N2 fueron proyectados en cada caso de manera que después de la hibridación aparezcan los colgantes NcoI ó respectivamente SalI, importantes para la clonación.
El plásmido de nueva aparición pSA-Leu25Trp fue mapeado por restricción (supresión de los puestos de corte por la endonucleasa de restricción BanI, mediante la mutación silenciosa en el adaptador Leu25Trp) y la secuencia de ADN de la región del adaptador se comprobó mediante la secuenciación del ADN.
Adaptador Leu25Trp
1
1.2. pSA-Ser27Arg
Para la obtención del gen mutante Ser27Arg CORE-SA, se digirió el plásmido pSAM-CORE con las endonucleasas de restricción de corte singular NcoI y HindIII, y se aisló el fragmento de estreptavidina de aproximadamente 400 Bp de longitud, así como el fragmento de vector pSAM-CORE de aproximadamente 2,5 kBp, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. La mutación deseada Ser27Arg se introdujo mediante la técnica de la PCR por amplificación del fragmento de 400 Bp de longitud con el correspondiente cebador de mutagénesis N3 aplicado en 5'. El producto de la PCR así obtenido se cortó a continuación con NcoI y HindIII, se purificó mediante electroforesis sobre gel de agarosa, y se ligó con el fragmento de vector de 2,5 kBp de pSAM-CORE aislado como se ha citado más arriba.
El plásmido de nueva aparición pSA-Ser27Arg se mapeó por restricción (supresión del lugar de corte de la nucleasa de restricción SalI mediante la introducción de la mutación Ser27Arg), y la secuencia mutada de ADN de la región 5' se comprobó por secuenciación del ADN.
Ser27Arg
La PCR se efectuó con el cebador 5' de mutagénesis N3 (posee la deseada mutación Ser27Arg) y el cebador 3' de estreptavidina N4 (secuencia frente al pSAM-CORE sin modificar).
2
3
1.3. pSA-Ser45Arg
Para la construcción del gen mutante Ser45Arg CORE-SA, se digirió el plásmido pSAM-CORE con las endonucleasas de restricción de corte singular SacI y HindIII, y se aisló el fragmento de estreptavidina de aproximadamente 300 Bp de longitud así como el fragmento de vector del pSAM-CORE de aproximadamente 2,6 kBp, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. La deseada mutación Ser45Arg se introdujo mediante la técnica de la PCR mediante amplificación del fragmento de aproximadamente 300 Bp de longitud con el correspondiente cebador 5' de mutagénesis N5 aplicado. El producto de la PCR así obtenido fue cortado a continuación con SacI y HindIII, se purificó mediante electroforesis sobre gel de agarosa y se ligó con el fragmento de vector 2,6 kBp pSAM-CORE aislado como se ha descrito más arriba.
El plásmido de nueva aparición pSA-Ser45Arg se mapeó por restricción (punto de corte por endonucleasa de restricción AvaII adicional mediante mutación silenciosa en el cebador mutagénesis N5), y la secuencia de ADN mutada de la región 5' se comprobó por secuenciación del ADN.
Ser45Arg
La PCR se efectuó con el cebador N5 de mutagénesis 5', (posee la mutación deseada Ser45Arg) y el cebador N4 de estreptavidina 3', (secuencia inalterada frente al pSAM-CORE).
4
1.4. pSA-Trp120Ala
Para la construcción del gen del mutante Trp120Ala CORE-SA se digirió el plásmido pSAM-CORE con las endonucleasas de restricción de corte singular, NsiI y SpeI, y el fragmento de vector NsiI/SpeI-pSAM-CORE de aproximadamente 2,9 kBp de longitud se ligó después del aislamiento mediante electroforesis sobre gel de agarosa con el adaptador Trp120Ala. El adaptador Trp120Ala se obtuvo mediante hibridación de los oligonucleótidos complementarios N9 y N10 (tampón de reacción: 12,5 mmol/l de Tris-HCl, pH 7,0 und 12,5 mmol/l de MgCl_{2}; concentración de N: en cada caso 1 pmol/60 \mul). Los N9 y N10 se aplicaron en cada caso de tal manera que después de la hibridación aparecen los colgantes NsiI ó respectivamente SpeI de importancia para la clonación.
El plásmido de nueva aparición pSA-Trp120Ala se confirmó mediante mapeado por restricción (supresión del lugar de corte de la endonucleas de restricción NsiI mediante la mutación deseada en el adaptador Trp120Ala) y la secuencia de ADN de la región del adaptador mediante la secuenciación del ADN.
Adaptador Trp120Ala
5
Mutantes de doble combinación 1.5. pSA-Leu25Trp/Ser45Arg
Para la construcción del gen del mutante Leu25Trp/ Ser45Arg CORE-SA, se digirieron los plásmidos pSA-Leu25Trp y pSA-Ser45Arg con las endonucleasas de restricción de corte singular NcoI y SacI, y se aisló el fragmento de 82 Bp de longitud del pSA-Leu25Trp así como el fragmento de vector de aproximadamente 2,8 kBp de longitud, del pSA-Ser45Arg, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. A continuación se ligaron ambos fragmentos entre sí.
El plásmido de nueva aparición pSA-Leu25Trp/Ser45Arg se comprobó mediante un mapeado de restricción (faltaba el lugar de corte de la endonucleasa de restricción BanI, de pSA-Leu25Trp adicionalmente el lugar de corte de la endonucleasa de restricción AvaII de pSA-Ser45Arg) y se comprobó la secuencia de ADN mediante secuenciación del ADN en la región 5'.
1.6. pSA-Ser27Arg/Ser45Arg
Para la construcción del gen mutante del Ser27Arg/ Ser45Arg CORE-SA, se digirieron los plásmidos pSA-Ser27Arg y pSA-Ser45Arg con las endonucleasas de restricción de corte singular NcoI y SacI, y se aisló el fragmento de 82 Bp de longitud del pSA-Ser27Arg, así como el fragmento de vector de aproximadamente 2,8 kBp de longitud del pSA-Ser45Arg, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. A continuación se ligaron ambos fragmentos entre sí.
El plásmido de nueva aparición pSA-Ser27Arg/Ser45Arg se comprobó mediante el mapeado de restricción (faltaba el lugar de corte de la endonucleasa de restricción SalI del pSA-Ser27Arg y adicionalmente el lugar de corte de la endonucleasa de restricción AvaII del pSA-Ser45Arg) y la secuencia de ADN mediante la secuenciación del ADN en la región 5'.
1.7. pSA-Ser45Trp/Leu110Trp
Para la construcción del gen del mutante Ser45Trp/ Leu110Trp CORE-SA, se digirió el plásmido pSA-Ser45Arg con las endonucleasas de restricción de corte singular SacI y NsiI, y se aisló el fragmento de estreptavidina de 243 Bp de longitud, así como el fragmento de vector pSA-Ser45Arg de aproximadamente 2,7 kBp de longitud, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. Las deseadas mutaciones Ser45Trp/Leu110Trp fueron introducidas a continuación mediante la técnica de la PCR mediante amplificación del fragmento de 243 Bp de longitud, con el correspondiente cebador N6 de mutagénesis 5' proyectado, y el correspondiente cebador N7 de mutagénesis 3' proyectado. El producto de la PCR así obtenido se cortó a continuación con SacI y NsiI, se purificó mediante electroforesis sobre gel de agarosa, y se ligó con el fragmento de vector pSA-Ser45Arg de aproximadamente 2,7 kBp aislado como se ha descrito más arriba.
El plásmido de nueva aparición se confirmó mediante un mapeado de restricción (supresión del lugar de corte AvaII introducido por mutación silenciosa en el pSA-Ser45Arg, adicionalmente por nueva mutación en la secuencia original, así como supresión del sitio HindII mediante la mutación Leu110Trp), y las deseadas mutaciones de ADN, mediante la secuenciación del ADN.
Ser45Trp/Leu110Trp
La PCR se efectuó con el cebador N6 de mutagénesis 5', (posee la mutación deseada Ser45Trp y el lugar de corte de la endonucleasa de restricción SacI), y con el cebador N7 de mutagénesis 3', (posee la mutación deseada Leu110Trp y el lugar de corte de la endonucleasa de restricción NsiI)
6
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1.8. pSA-Ser45Tyr/Leu110Trp
Para la construcción del gen del mutante Ser45Tyr/ Leu110Trp CORE-SA se digirió el plásmido pSA-Ser45Arg con las endonucleasas de restricción de corte singular SacI y NsiI, y se aisló el fragmento de estreptavidina de 243 Bp de longitud, así como el fragmento de vector pSA-Ser45Arg de aproximadamente 2,7 kBp de longitud, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. Las mutaciones deseadas Ser45Tyr/Leu110Trp se introdujeron a continuación mediante la técnica de la PCR ó amplificación de los fragmento de 243 Bp de longitud con el correspondiente cebador N8 de mutagénesis 5' proyectado, y el correspondiente cebador N7 de mutagénesis 3' proyectado. El producto de la PCR así obtenido se cortó a continuación con SacI y NsiI, se purificó mediante electroforesis sobre gel de agarosa y se ligó con el fragmento de vector pSA-Ser45Arg de aproximadamente 2,7 kBp, aislado como se ha descrito más arriba.
El plásmido de nueva aparición se confirmó mediante un mapeado de restricción (supresión del lugar del corte de la AvaII, introducido mediante mutación silenciosa adicionalmente en el pSA-Ser45Arg, mediante nueva mutación en la secuencia original, así como supresión del sitio HindII mediante la mutación Leu110Trp), y las deseadas mutaciones de ADN, mediante la secuenciación del ADN.
Ser45Tyr/Leu110Trp
La PCR se efectuó con el cebador N8 de mutagénesis 5' (posee la mutación deseada Ser45Tyr y el lugar de corte de la endonucleasa de restricción SacI), y el cebador N7 de mutagénesis 3' (posee la mutación deseada Leu110Trp, y el lugar de corte de la endonucleasa de restricción NsiI)
7
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Mutaciones de combinaciones triples 1.8. pSA-Leu25Trp/Ser45Trp/Leu110Trp
Para la construcción del gen del mutante Leu25Trp/ Ser45Trp/Leu110Trp CORE-SA, se digirieron los plásmidos pSA-Leu25Trp y pSA-Ser45Trp/Leu110Trp con las endonucleasas de restricción del corte singular SalI y HindIII, y se aisló el fragmento de 352 Bp de longitud del pSA-Ser45Trp/Leu110Trp, así como el fragmento de vector de 2,6 kBp de longitud del pSA-Leu25Trp, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. A continuación se ligaron ambos fragmentos entre sí.
El plásmido de nueva aparición pSA-Leu25Trp/Ser45Trp/ Leu110Trp se comprobó mediante un mapeado de restricción (falta el lugar de corte de la endonucleasa de restricción HindII, de pSA-Ser45Trp/Leu110Trp y falta el lugar de corte de la endonucleasa de restricción BanI, de pSA-Leu25Trp), y mediante la secuenciación del ADN.
1.10. pSA-Leu25Trp/Ser45Tyr/Leu119Trp
Para la construcción del gen del mutante Leu25Trp/ Ser45Tyr/Leu110Trp CORE-SA, se digirieron los plásmidos pSA-Leu25Trp y pSA-Ser45Tyr/Leu110Trp con las endonucleasas de restricción de corte singular SalI y HindIII, y se aisló el fragmento de 352 Bp de longitud del pSA-Ser45Tyr/Leu110Trp, así como el fragmento de vector de aproximadamente 2,6 kBp de longitud, del pSA-Leu25Trp, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. A continuación, se ligaron ambos fragmentos entre sí.
El plásmido de nueva aparición pSA-Leu25Trp/Ser45Trp/ Leu110Trp fue confirmado mediante un mapeado de restricción (falta el lugar de corte de la endonucleasa de restricción HindII, del pSA-Ser45Trp/Leu110Trp, y falta el lugar de corte de la endonucleasa de restricción BanI, del pSA-Leu25Trp), y se confirmó la secuencia de ADN, mediante secuenciación del ADN.
1.11. pSA-Ser27Arg/Ser 45Arg/Leu110Trp
Para la construcción del gen del mutante Ser27Arg/ Ser45Arg/Leu110Trp CORE-SA se digirieron los plásmidos pSA-Ser27Arg/Ser45Arg y pSA-Ser45Trp/Leu110Trp con las endonucleasas de restricción de corte singular KpnI y HindIII, y se aislaron el fragmento de 218 Bp de longitud, del pSA-Ser45Trp/Leu110Trp, así como el fragmento de vector de aproximadamente 2,7 kBp de longitud, del pSA-Ser27Arg/ Ser45Arg, mediante electroforesis sobre gel de agarosa. A continuación se ligaron ambos fragmentos entre sí.
El plásmido de nueva aparición pSA-Ser27Arg/Ser45Arg/ Leu110Trp, se confirmó mediante un mapeado de restricción (faltan los lugares de corte de la endonucleasa de restricción HindII, del pSA-Ser27Arg/Ser45Arg y pSA-Ser45Trp/Leu110Trp y adicionalmente un lugar de corte de la endonucleasa de restricción AvaII del pSA-Ser27Arg/Ser45Arg), y la secuencia de ADN mediante la secuenciación del ADN.
1.12. pSA-Ser27Arg/Ser45Arg/Trp120Ala
Para la construcción del gen del mutante Ser27Arg/ Ser45Arg/Trp120Ala-CORE-SA, se digirió el plásmido pSA-Ser27Arg/Ser45Arg con las endonucleasas de restricción de corte singular NsiI y SpeI, y se ligó el fragmento de vector de aproximadamente 2,9 kBp de longitud, NsiI/SpeI-pSAM-CORE, después de aislamiento mediante electroforesis sobre gel de agarosa con el adaptador Trp120Ala. El adaptador Trp120Ala se obtuvo mediante hibridación de los oligonucleótidos complementarios N9 y N10 (tampón de reacción: 12,5 mmoles/l de Tris-HCl, pH 7,0 y 12,5 mmoles/l de MgCl_{2}; concentración de N: en cada caso 1 pmoles/60 \mul). N9 y N10 se proyectaron cada vez de manera que después de la hibridación aparecieron los colgantes NsiI ó respectivamente SpeI, de importancia para la clonación.
El plásmido de nueva aparición pSA-Ser27Arg/Ser45Arg/Trp120Ala, se confirmó mediante un mapeado de restricción (supresión del lugar de corte de la endonucleasa de restricción NsiI mediante la deseada mutación en el adaptador Trp120Ala) y la secuencia de ADN de la región del adaptador mediante secuenciación del ADN.
Ejemplo 2 Caracterización de las muteínas de estreptavidina del núcleo purificadas e inactivas, de E. coli 2.1. Expresión
La expresión de las muteínas de estreptavidina de la parte central en E. coli, el análisis de la expresión, la preparación así como la purificación de las muteínas de estreptavidina de la parte central inactivas naturalizadas se efectuó como está descrito en la patente EP-A-0 612 325 para la estreptavidina de la parte central, recombinante. En el mutante doble SA-Ser27Arg/Ser45Arg y en el mutante triple SA-Ser27Arg/Ser45Arg/Leu110Trp, se empleó para la purificación, en lugar de la Q-sefarosa, una S-sefarosa equilibrada en 20 mM de acetato de Na, de pH 5,0. La elución tuvo lugar en 20 mM de acetato de Na, de pH 5,0, con 350 mM de NaCl.
El mutante SA, Trp120Ala, mostró frente a los otros mutantes una disminuida estabilidad a los ácidos, lo cual indicaba un inadecuado plegado estructural así como perturbaciones de la columna vertebral de la proteína.
2.2. SDS-PAGE/enfoque isoeléctrico (IF)
Se investigó la homogeneidad y pureza de las muteínas de estreptavidina de la parte central inactivas purificadas naturalizadas, mediante SDS-PAGE (Laemmli, Nature 227 (1970) 680-685) y enfoque isoeléctrico (Bark et al., J. Forensic Sci. Soc. 16 (1976) 115-120).
Las muteínas de estreptavidina de la parte central inactivas purificadas naturalizadas se encontraban en forma homogénea (una sola banda) en el SDS-PAGE (peso molecular aproximadamente 13500 Da), y en los geles IF, con una pureza > 98%.
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Ejemplo 3 Determinación de la afinidad de los mutantes recombinados de estreptavidina
La afinidad de las muteínas de estreptavidina para los derivados de la biotina (constantes \kappa_{on}, \kappa_{off}, \kappa_{A}), se determinó con el sistema BIAcore de la firma Pharmacia, en comparación a la estreptavidina de la parte central (estreptavidina tipo salvaje). Para ello se inmovilizaron las correspondientes muestras de estreptavidina en la superficie de un chip - biosensor (bio sensor CM5). La carga de la superficie se escogió de tal forma que se produjera una señal de medición de 500 a 2000 unidades de resonancia (rU). Las genéticas de asociación fueron determinadas a 25ºC y 6 concentraciones (12,5, 25, 50, 100, 200 y 400 nmoles/l) de un fragmento de anticuerpo Fab' monobiotinilado, durante 3 minutos cada vez. Para investigar la influencia de la nueva unión del anticuerpo, se compararon las genéticas de disociación en ausencia y presencia de 10 \mug/ml de estreptavidina de la parte central. La especificidad de la unión se mostró mediante una prueba con el mismo anticuerpo en forma no biotinilada (control negativo).
Se determinaron las constantes de unión de las muteínas de estreptavidina purificadas, también de las muteínas de estreptavidina reticuladas a un polímero (conjugado muteínas de estreptavidina-termo-albúmina de suero bovino, obtención: patente EP-A-O 269 092). Los resultados del experimento figuran en la tabla 1.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1
8
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Ejemplo 4 Experimento de perturbación
Se efectuó un ensayo enzimático sobre el anticuerpo anti-HCV, y se determinó la reducción de las perturbaciones del ensayo mediante la adición de las muteínas de estreptavidina SA-Ser27Arg/Ser45Arg (1), SA-Ser45Trp/Leu110Trp (2) y SA-Ser45Tyr/Leu110Trp (3).
El ensayo se efectuó como un ensayo sandwich de dos pasos con una fase sólida de estreptavidina. En el primer paso, se añadieron los péptidos de HCV biotinilados (ver las patentes EP-A-0 582 243, EP-A-0 484 787), ó respectivamente los polipéptidos (ver patente EP-A-0 696 640) más la muestra. Como segundo paso se efectuó una reacción del anticuerpo unido a las fases sólidas, con un conjugado IgG antihumano-peroxidasa. A continuación se efectuó una reacción indicadora con ABTS como substrato.
\newpage
La realización del ensayo se efectuó como sigue:
Tampón de incubación:
Fosfato de Na 40 mmoles/l, pH: 7,4
\quad
NaCl 7,1 g/L
\quad
Conservante (por ejemplo, cloracetamida)
\quad
Base diagnóstico de plasma 200 g/L (Armour Pharmaceuticals Company, USA)
\quad
+ Péptido HCV de la parte central, región NS4 y NS3, y polipéptido NS3 recombinante (biotinilado)
\quad
\pm 25 \mug/ml de muteína de estreptavidina no conjugada o respectivamente 75 \mug/ml como conjugado con termo-RSA \pm 25 \mug/ml de estreptavidina de la parte central (en peso)
Tampón Conjugado
Fosfato de Na 40 mmoles/l pH: 7,4
\quad
NaCl 7,1 g/l
\quad
Conservante (por ejemplo cloracetamida)
\quad
Albúmina de suero bovino 1 g/L
\quad
IgG bovino 4 g/L
\quad
Triton X 100 1 g/L
\quad
IgG antihumano POD 15 U/L
Tiempos de incubación
1^{er} paso: 1 hora (muestra + tampón de incubación)
\quad
2º paso: 1 hora (+ tampón de conjugado)
\quad
3^{er} paso: 1 hora (reacción del substrato con ABTS)
\quad
Realización del ensayo en ES 600 a 25ºC
\quad
Medición de la solución del substrato a 422 nm
Muestras:
5 muestras negativas anti-HCV (muestras perturbadoras) falsamente positivas
\quad
6 muestras positivas anti HCV (control)
Volúmenes
Muestras de 20 \mul, todos los otros reactivos, cada vez 500 \mul
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Los valores de extinción medidos en el aparato de análisis ES 600 a 422 nm, están indicados en las siguientes tablas 2 y 3. Los resultados muestran que la adición de muteínas de estreptavidina da por resultado una disminución muy fuerte de la señal en las muestras de suero negativas, pero ninguna, o sólo una muy pequeña, disminución de la señal en las muestras de suero positivas. La muteína de estreptavidina es por lo tanto magníficamente apropiada como reactivo para eliminar las perturbaciones.
9
10
Ejemplo 5 Empleo de las muteínas de estreptavidina como adsorbente de afinidad 5.1 Fijación de la SA-muteína al Spherosil-NH_{2}
El Spherosil-NH_{2} (Boehringer Mannheim, nº de catálogo 576590) se activó con la cantidad triple del 10% (p/v) de glutaraldehido, y a continuación, se lavó con 7 volúmenes de agua destilada. La muteína de estreptavidina se copuló a los grupos de aldehído libres aparecidos mediante sus grupos amino libres. La concentración de SA-muteína empleada fue de 2 mg de muteína de estreptavidina por ml de gel Spherosil-NH_{2} activado. La muteína no unida al Spherosil se lavó y separó con el tampón de PBS (50 mM de fosfato de K, pH 7,5, 150 mM de NaCl.
A continuación, se cargó el adsorbente con substancias biotiniladas. Las substancias no biotiniladas no se unieron y de esta forma pudieron separarse fácilmente de las substancias biotiniladas. También pudo efectuarse una separación de las substancias biotiniladas correspondientemente al grado de biotinilización (número de grupos de biotina por molécula).
Las substancias biotiniladas unidas a la columna pueden eluirse con un tampón pH < 4,5 o/y mediante la adición de substancias caotrópicas, como por ejemplo, el hidrocloruro de guanidinio o/y mediante la adición de biotina o análogos de la biotina. La separación de substancias biotiniladas correspondientemente al grado de biotinilización, se efectuó de preferencia mediante un gradiente de biotina o de un análogo de la biotina.
5.2. Fijación de la SA-muteína en otros soportes
Es posible una fijación de las muteínas de estreptavidina a otros materiales de cromatografía mediante todos los procedimientos conocidos para la estreptavidina nativa.
5.3. Carga de un adsorbente de SA-muteína con albúmina de suero bovino biotinilado (Bi-RSA)
El adsorbedor Spherosil-NH_{2} SA-muteína obtenido en el ejemplo 5.1., se equilibró en tampón PBS (50 mM de fosfato de K, pH 7,5, 150 mM de NaCl), y se transfirió a una columna de cromatografía. A continuación, se aplicaron 2 mg de Bi-RSA en PBS por ml del adsorbedor de SA-muteína. La proteína no unida se lavó y separó con 2 volúmenes de columna de PBS. La elución se efectuó en 50 mM de acetato de amonio 50 mM, pH 3,0 o/y un gradiente de O a 10 mM de iminobiotina o biotina.
5.4. Carga de un adsorbente de SA-muteína con un fragmento de anticuerpo Fab biotinilado
El adsorbedor de SA-muteína obtenido en el ejemplo 5.1. se equilibró en tampón PBS con 500 mM de sulfato de amonio (PBS + tampón de AS), y se transfirió a una columna de cromatografía. A continuación, se aplicaron 2 mg de fragmento de anticuerpo por ml de adsorbedor de SA-muteína en PBS + tampón de AS. La proteína no unida se lavó y separó con 2 volúmenes de columna de tampón de PB+AS. La elución se efectuó con tampón de PBS, pH 7,2 y un gradiente de 0 a 10 mM de biotina.
(1) DATOS GENERALES:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
SOLICITANTE:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE: Boehringer Mannheim GmbH
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CALLE: Sandhofer Str. 112-132
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
LOCALIDAD: Mannheim
\vskip0.500000\baselineskip
(E)
PAÍS: ALEMANIA
\vskip0.500000\baselineskip
(F)
LISTA DE CORREOS: 68305
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TÍTULO DE LA INVENCIÓN: Muteína de estreptavidina de la parte central recombinante inactiva
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
NÚMERO DE SECUENCIAS: 16
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
MODALIDAD LEIBLE POR ORDENADOR:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
SOPORTE DE DATOS: disco flexible
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
ORDENADOR: IBM PC compatible
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
PROGRAMA: PatentIn Release #1.0,
\vskip0.500000\baselineskip
\hskip2.1cm
Versión #1.30 (EPA)
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA SEQ ID NO: 1:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 638 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ix):
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 50..598
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: péptido_sig
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 50..121
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: péptido_mat
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 122..598
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 1:
11
12
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA SEQ ID NO: 2:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 183 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
CLASE DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 2:
13
14
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 3:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 604 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
FORMA DE LA CADENA: ambas
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 44..499
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: péptido_sig
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 44..115
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: péptido_mat
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 116..499
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 3:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
15
16
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA SEQ ID NO: 4:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 152 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
CLASE DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 4:
17
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 5:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 46 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 5:
\vskip1.000000\baselineskip
18
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA SEQ ID NO: 6:
(i) CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 46 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 6:
\vskip1.000000\baselineskip
19
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 7:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 59 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 7:
\vskip1.000000\baselineskip
20
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 8:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 26 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO 8:
\vskip1.000000\baselineskip
21
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA SEQ ID NO: 9:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 40 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGIE: linear
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 9:
\vskip1.000000\baselineskip
22
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 10:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 40 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 10:
\vskip1.000000\baselineskip
23
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 11:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 49 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 11:
\vskip1.000000\baselineskip
24
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 12:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 40 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 12
\vskip1.000000\baselineskip
25
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 13:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 12 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 13:
\vskip1.000000\baselineskip
26
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 14:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 22 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: monocatenaria
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 14:
\vskip1.000000\baselineskip
27
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 15:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 384 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: nucleótido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: ambas
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
POSICIÓN: 1..384
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 15:
\newpage
29
\vskip1.000000\baselineskip
(2) DATOS PARA LA SEQ ID NO: 16:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 128 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CLASE: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
CLASE DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 16:
\vskip1.000000\baselineskip
30

Claims (14)

1. Polipéptido capaz de unirse a la biotina, escogido entre las muteínas de la estreptavidina, caracterizado porque,
la muteína (a) se diferencia por lo menos en un aminoácido del polipéptido nativo, en donde por lo menos uno de los aminoácidos en las posiciones Leu25, Ser27, Tyr43, Ser45, Val47, Gly48, Ser88, Thr90, Leu110 o/y Asp 128, se ha reemplazado por otro aminoácido, y (b), presenta una afinidad de unión a la biotina inferior a 10^{10} l/mol.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Polipéptido según la reivindicación 1,
caracterizado porque,
por lo menos uno de los aminoácidos Leu25, Ser27, Ser45 y Leu110 está reemplazado por un aminoácido escogido entre Arg, Trp, Tyr, Phe y His.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Polipéptido según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque,
está presente como polímero conjugado.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Polipéptido según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque,
la muteína presenta la capacidad de formar dímeros o/y tetrámeros.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Ácidos nucleicos,
caracterizados porque,
codifican un polipéptido según una de las reivindicaciones 1 a 4.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Vector,
caracterizado porque,
contiene por lo menos una copia de un ácido nucleico según la reivindicación 5.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Célula,
caracterizada porque,
se transforman con un vector según la reivindicación 6, y los ácidos nucleicos se expresan según la reivindicación 5.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Empleo de un polipéptido según una de las reivindicaciones 1 a 4, como reactivo para eliminar perturbaciones para ensayos, que contienen el par de unión estreptavidinabiotina como componentes del ensayo.
9. Reactivo para eliminar perturbaciones para la disminución o/y la evitación de acciones recíprocas inespecíficas, en un procedimiento para la detección de un analito,
caracterizado porque,
contiene una muteína según una de las reivindicaciones 1-4.
10. Procedimiento para la detección cualitativa o/y cuantitativa de un analito en una muestra de ensayo, el cual procedimiento comprende el empleo del par de unión específico estreptavidina-biotina, añadiendo a la muestra de ensayo un polipéptido según una de las reivindicaciones 1 a 4.
11. Kit de ensayo para la detección cualitativa o/y cuantitativa de un analito en una muestra de ensayo que contiene un polipéptido capaz de unirse a la biotina, así como otros componentes del ensayo en cuestión y adicionalmente un reactivo para eliminar las perturbaciones según la reivindicación 9.
12. Empleo de un polipéptido capaz de unirse con la biotina, escogido de las muteínas de la estreptavidina, como sistema regenerable para la unión de la biotina,
caracterizado porque,
la muteína (a) se diferencia por lo menos en un aminoácido del péptido nativo de la SEQ ID NO 2, en donde por lo menos uno de los aminoácidos, en las posiciones Leu25, Ser 27, Tyr43, Ser45, Val47, Gly48, Ser88, Thr90, Leu110 o/y Asp128, está reemplazado por otro aminoácido, y (b), presenta una afinidad de unión a la biotina de 10^{5} - 10^{11} l/mol.
13. Empleo según la reivindicación 12,
caracterizado porque,
la regeneración del sistema tiene lugar mediante la disminución del valor del pH < 4,5 o/y mediante la adición de una substancia caotrópica.
14. Fase sólida regenerable capaz de unirse a la biotina,
caracterizada porque,
está recubierta con una muteína de estreptavidina, la cual (a) se diferencia por lo menos en un aminoácido del polipéptido nativo de la SEQ ID NO: 2, en donde se ha reemplazado por lo menos uno de los aminoácidos en las posiciones Leu25, Ser27, Tyr43, Ser45, Val47, Gly48, Ser88, Thr90, Leu110 o/y Asp128, y (b), presenta un afinidad de unión a la biotina inferior a 10^{10} l/mol.
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