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DE19963690A1 - Vectors and methods for producing recombinant proteins in fungi - Google Patents

Vectors and methods for producing recombinant proteins in fungi

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Publication number
DE19963690A1
DE19963690A1 DE19963690A DE19963690A DE19963690A1 DE 19963690 A1 DE19963690 A1 DE 19963690A1 DE 19963690 A DE19963690 A DE 19963690A DE 19963690 A DE19963690 A DE 19963690A DE 19963690 A1 DE19963690 A1 DE 19963690A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
yeast
host organism
sequence
integration
rdna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19963690A
Other languages
German (de)
Inventor
Andre Diesel
Gerd Gellissen
Jens Klabunde
Manfred Suckow
Cornelis P Hollenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dynavax GmbH
Original Assignee
Rhein Biotech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhein Biotech GmbH filed Critical Rhein Biotech GmbH
Priority to DE19963690A priority Critical patent/DE19963690A1/en
Priority to ES00985088T priority patent/ES2221865T3/en
Priority to PCT/EP2000/011687 priority patent/WO2001038510A2/en
Priority to KR10-2002-7006604A priority patent/KR100510628B1/en
Priority to PT00985088T priority patent/PT1242603E/en
Priority to AT00985088T priority patent/ATE264917T1/en
Priority to EP00985088A priority patent/EP1242603B1/en
Priority to DK00985088T priority patent/DK1242603T3/en
Priority to DE50006189T priority patent/DE50006189D1/en
Priority to AU21621/01A priority patent/AU2162101A/en
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Abstract

The invention relates to integration vectors for the targeted and stable integration of heterologous DNA into the genome of a host organism, especially a fungus, and to the use thereof. The invention also relates to a method for producing one or more recombinant proteins using the inventive vectors. The aim of the invention is to provide integration vectors which enable foreign DNA to be integrated into the genome of a host organism in a stable manner and with a high copy number and if necessary, to enable different genes to be expressed for a simultaneous coproduction of different proteins. Another aim of the invention is provide stable production strains and a method for producing heterologous proteins. To this end, an integration vector comprising the following is provided: a) at least one rDNA sequence from yeast; b) at least one non-deficient selection marker gene; and c) at least one expression cassette, said expression cassette comprising a promoter element that is functional in the host organism, an area of a heterologous or genuine gene that code for a desired protein and a terminator element that is functional in the host organism. The invention also comprises a host organism containing at least one inventive vector. A preferred organism is the methylotrophic yeast <i>Hansenula polymorpha </i>.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Integrationsvektoren zur gezielten und stabilen Integra­ tion heterologer DNA in das Genom eines Wirtsorganismus, insbesondere eines Pilzes, und ihre Verwendung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines oder mehrerer rekombinanter Proteine unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vek­ toren.The present invention relates to integration vectors for targeted and stable integra tion of heterologous DNA in the genome of a host organism, especially a fungus, and their use. The invention further relates to a method for producing a or several recombinant proteins using the Vek according to the invention goals.

Pilze und insbesondere Hefen stellen attraktive Systeme für die Produktion rekombi­ nanter Proteine dar. Ein prominenter Vertreter ist die fakultativ methylotrophe Hefe Han­ senula polymorpha, die für die Produktion von pharmazeutischen Substanzen und indu­ striellen Enzymen genutzt wird. Die Generierung rekombinanter Stämme von H, polymorpha erfolgt routinemäßig mit Vektoren, die in das Genom der Hefe integriert werden. Aufgrund der genomischen Lokalisation der heterologen DNA zeichnen sich die rekombinanten Stämme von H. polymorpha durch eine hohe mitotische Stabilität aus. Jeder Transformationsansatz resultiert jedoch in unterschiedlichen rekombinanten Stämmen, die sich in Integrationsort und Kopienzahl der integrierten heterologen DNA unterscheiden, wobei die Kopienzahl von 1 bis 80 variieren kann. Da der Integrationsort zufällig ist, wird für die Integration eine nicht-homologe Rekombination in nicht näher charakterisierte Genloci angenommen.Mushrooms and especially yeasts are attractive systems for the recombi production nanter proteins. A prominent representative is the optional methylotrophic yeast Han senula polymorpha, which is used for the production of pharmaceutical substances and indu strategic enzymes is used. The generation of recombinant strains of H, polymorpha is routinely done with vectors integrated into the yeast genome become. Due to the genomic localization of the heterologous DNA, the recombinant strains of H. polymorpha are characterized by high mitotic stability. However, each transformation approach results in different recombinant ones Strains that differ in the place of integration and number of copies of the integrated heterologous DNA differ, the number of copies can vary from 1 to 80. Because the place of integration is accidental, a non-homologous recombination in is not closer to the integration characterized gene loci accepted.

Die zielgerichtete Integration von heterologer DNA in das Genom von H. polymorpha hat sich dagegen als sehr schwierig erwiesen. In jüngerer Zeit wurden erste Möglichkeiten für eine gezielte homologe Integration in definierte Genorte beschrieben. Diese wenigen Beispiele sind auf einen Disruptions-Integrations-Ansatz beschränkt, bei dem die rekom­ binante DNA zielgerichtet in den MOX (Methanol oxidase)-Locus (Agaphonov et al., 1995) oder in Telomer-assoziierte HARS-Sequenzen von H. polymorpha (Sohn et al., 1999) integriert wurde.The targeted integration of heterologous DNA into the H. polymorpha genome has turned out to be very difficult. More recently, first opportunities have emerged described for targeted homologous integration into defined gene locations. These few Examples are limited to a disruption integration approach in which the recom binant DNA targeted in the MOX (methanol oxidase) locus (Agaphonov et al., 1995) or in telomer-associated HARS sequences from H. polymorpha (Sohn et al., 1999) was integrated.

Von Vorteil wäre eine zielgerichtete homologe Integration in einen Genlocus, der gute Voraussetzungen für Exprimierbarkeit bietet. Dies gilt in der Regel für solche Bereiche eines Chromosoms, die ein stark exprimiertes Gen enthalten, wie z. B. das oben ange­ führte MOX-Gen. Für eine zielgerichtete Integration von Fremdsequenzen wurde ferner ein hochexprimierter Genombereich, der die Gene für die ribosomalen RNAs enthält (die sogenannte rDNA) in Betracht gezogen. A targeted homologous integration into a gene locus would be advantageous Offers requirements for expressibility. This usually applies to such areas a chromosome containing a highly expressed gene, such as B. the above introduced MOX gene. For a targeted integration of foreign sequences was also a highly expressed genomic region that contains the genes for the ribosomal RNAs (the so-called rDNA).  

Dieser Ansatz wurde für zwei Hefearten, die Bierhefe Saccharomyces cerevisiae (Lopes et al., 1989; Lopes et al., 1991) und die Milchhefe Kluyveromyces lactis (Bergkamp et al., 1992) getestet. Die Integration erfolgte in diesen Fällen durch homologe Rekombination mit Hilfe von rDNA-Fragmenten des entsprechenden Wirtes. Auf diese Weise generierte rekombinante Stämme enthielten multiple Kopien der heterologen DNA integriert in den rDNA-Locus der Transformanden. Als ein wichtiger, unabdingbarer Faktor für die Inte­ gration des Vektors in hoher Kopienzahl wurde die Anwesenheit eines Komplementa­ tionsgens mit einem defizienten Promotor (d. h. Leu2-d oder Ura3-d) mit einer hohen selektiven Wirkung genannt. Die Kombination eines defizienten Promotors und eines definierten rDNA-Segments erwies sich als unverzichtbar.This approach was developed for two types of yeast, the brewer's yeast Saccharomyces cerevisiae (Lopes et al., 1989; Lopes et al., 1991) and the milk yeast Kluyveromyces lactis (Bergkamp et al., 1992) tested. In these cases, the integration was carried out by homologous recombination using rDNA fragments of the corresponding host. Generated in this way recombinant strains contained multiple copies of the heterologous DNA integrated in the rDNA locus of the transformants. As an important, indispensable factor for the int Gration of the vector in high copy number was the presence of a complement tion gene with a defective promoter (i.e. Leu2-d or Ura3-d) with a high called selective effect. The combination of a defective promoter and one rDNA segment proved to be indispensable.

Die Generierung von rekombinanten Stämmen mit unterschiedlichen Fremdgenen in einer erwünschten Kopienzahl war bisher nur durch aufeinanderfolgende Transforma­ tionsschritte möglich. Dazu müssen die genutzten Plasmide unterschiedliche Selek­ tionsmarkergene aufweisen. Beispiele dafür sind Stämme für die Koexpression der Gene für das HbsAg-L- und -S-Antigen (Janowicz et al., 1991), für die Entwicklung eines Hepatitis B-Impfstoffes oder die Koexpression von zwei Enzymgenen für die Entwicklung eines Biokatalysators (Gellissen et al., 1996). Es besteht also ein Bedarf an Vektoren, die die simultane Integration verschiedener heterologer DNA-Sequenzen in das Genom eines Wirtsorganismus erlauben.The generation of recombinant strains with different foreign genes in a desired number of copies was previously only possible by successive transforms steps possible. To do this, the plasmids used must have different Selek tion marker genes. Examples of this are strains for the coexpression of the genes for the HbsAg-L and S antigen (Janowicz et al., 1991), for the development of a Hepatitis B vaccine or the coexpression of two enzyme genes for development of a biocatalyst (Gellissen et al., 1996). So there is a need for vectors which the simultaneous integration of different heterologous DNA sequences into the genome allow a host organism.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, weitere Integrationsvektoren bereitzustellen, die es erlauben, die Fremd-DNA in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorganismus stabil zu integrieren und bei Bedarf unterschiedliche Gene für eine simultane Koproduk­ tion verschiedener Proteine zu exprimieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, stabile Produktionsstämme und ein Verfahren zur Herstellung heterologer Proteine be­ reitzustellen.The object of the invention is therefore to provide further integration vectors that it allow the foreign DNA in high copy number in the genome of a host organism stable integration and, if necessary, different genes for a simultaneous co-product tion of different proteins to express. Another object of the invention is stable production strains and a process for the production of heterologous proteins Semi note.

Diese Aufgabe wird durch einen Integrationsvektor gelöst, welcher
This problem is solved by an integration vector, which

  • a) mindestens eine rDNA-Sequenz aus Hefe,a) at least one rDNA sequence from yeast,
  • b) mindestens ein nicht-defizientes Selektionsmarkergen undb) at least one non-deficient selection marker gene and
  • c) mindestens eine Expressionskassettec) at least one expression cassette

umfaßt, wobei die Expressionskassette ein im Wirtsorganismus funktionsfähiges Pro­ motorelement, einen für ein gewünschtes Protein kodierenden Bereich eines heterologen Genes und ein im Wirtsorganismus funktionsfähiges Terminatorelement umfaßt.comprises, the expression cassette a functional in the host organism Pro motor element, a region of a heterologous coding for a desired protein Genes and includes a terminator element functional in the host organism.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß eine stabile Multi-Copy-Integration eines Integrationsvektors mit mindestens einer rDNA-Sequenz aus Hefe unter Verzicht auf ein defizientes Selektionsmarkergen erreicht werden kann, und daß verschiedene Integrationsvektoren mit identischen, nicht defizienten Markergenen gleichzeitig integriert werden können. Bei der gleichzeitigen Integration mehrerer Vektoren bleibt die Stöchio­ metrie mitotisch stabil erhalten. Die Etablierung eines "universellen" Hefevektors, basie­ rend auf den neu identifizierten Elementen, erlaubt eine breite Anwendung der Erfin­ dung.Surprisingly, it has been found that a stable multi-copy integration an integration vector with at least one rDNA sequence from yeast, without to a deficient selection marker gene can be achieved, and that different Integration vectors with identical, non-deficient marker genes integrated at the same time can be. When several vectors are integrated at the same time, the stoichio remains Mitometrically stable. The establishment of a "universal" yeast vector, basie Based on the newly identified elements, the Erfin can be widely used dung.

Unter einer "rDNA-Sequenz aus Hefe" wird im Sinne der Erfindung eine Sequenz ver­ standen, die aus einem Abschnitt des Genoms einer Hefe, der die Gene für die riboso­ malen RNAs enthält, hergeleitet ist. Zur Ausführung der Erfindung in Betracht kommende rDNA-Sequenzen stammen unter anderem aus Hefen der Gattungen Hansenula, Pichia, Saccharomyces, Kluyveromyces, Candida, Schwanniomyces, Yarrowia, Arxula oder Trichosporon, und insbesondere aus den methylotrophen Hefen Hansenula polymorpha und Pichia pastoris.Under a "rDNA sequence from yeast" a sequence is ver Stand out from a section of the genome of a yeast that contains the genes for the riboso paint contains RNAs, is derived. Possible embodiments of the invention rDNA sequences come from yeasts of the Hansenula, Pichia, Saccharomyces, Kluyveromyces, Candida, Schwanniomyces, Yarrowia, Arxula or Trichosporon, and especially from the methylotrophic yeast Hansenula polymorpha and Pichia pastoris.

Ein "nicht-defizientes Selektionsmarkergen", wie hier verwendet, bezeichnet ein Gen, dessen Proteinprodukt dem Wirtsorganismus bestimmte selektierbare Eigenschaften verleiht, die er vor der Transformation und Integration des erfindungsgemäßen Vektors bzw. der erfindungsgemäßen Vektoren nicht besaß (beispielsweise Resistenz gegen ein Antibiotikum, Komplementation einer Auxotrophie), wobei die Aktivität des von einer ein­ zigen Kopie des Selektionsmarkergens kodierten Produkts für ein normales Wachstum des Wirtsorganismus ausreicht. Beispiele für nicht-defiziente Selektionsmarkergene, die für die Ausführung der Erfindung in Betracht kommen, sind unter anderem die URA3-, HIS3-, ADE2-, LYS2-, AR07- und TRP1-Gene von S. cerevisiae und das LEU2-Gen von H. polymorpha. Alternativ kann ein dominantes Selektionsmarkergen wie z. B. das bakte­ rielle Kanamycinresistenz-Gen eingesetzt werden.A "non-deficient selection marker gene" as used herein means a gene whose protein product has certain selectable properties for the host organism gives it before the transformation and integration of the vector according to the invention or the vectors of the invention did not possess (for example resistance to Antibiotic, complementation of an auxotrophy), the activity of which by a tens copy of the selection marker gene encoded product for normal growth of the host organism is sufficient. Examples of non-deficient selection marker genes that suitable for carrying out the invention include the URA3, HIS3, ADE2, LYS2, AR07 and TRP1 genes from S. cerevisiae and the LEU2 gene from H. polymorpha. Alternatively, a dominant selection marker gene such as e.g. B. the bacts rielle kanamycin resistance gene can be used.

"Expressionskassette", wie hier verwendet, bezeichnet ein DNA-Fragment, das in min­ destens eine mRNA transkribiert wird, die nachfolgend in ein Genprodukt translatiert wird. Erfindungsgemäß umfaßt die Expressionskassette ein im Wirtsorganismus funk­ tionsfähiges Promotorelement, einen für ein gewünschtes Protein kodierenden Bereich eines heterologen Genes und ein im Wirtsorganismus funktionsfähiges Terminator­ element. Die Expressionskassette kann ferner eine Sequenz für ein Signalpeptid und/oder eine Polylinker-Sequenz enthalten. Die vorgenannten Bestandteile einer Ex­ pressionskassette können aus einem Gen oder aus verschiedenen Genen stammen."Expression cassette", as used here, refers to a DNA fragment which in min an mRNA is transcribed, which subsequently translates into a gene product  becomes. According to the invention, the expression cassette comprises a radio in the host organism capable promoter element, a region coding for a desired protein of a heterologous gene and a terminator that works in the host organism element. The expression cassette can also have a sequence for a signal peptide and / or contain a polylinker sequence. The aforementioned components of an Ex The pressure cassette can come from one gene or from different genes.

Ein "im Wirtsorganismus funktionsfähiges Promotorelement", wie hier verwendet, be­ zeichnet ein DNA-Fragment, durch das der Initiationspunkt und die Initiationshäufigkeit der Transkription (RNA-Synthese) eines unter der Kontrolle des Promotorelements ste­ henden Gens im Wirtsorganismus festgelegt werden. Zur Ausführung der Erfindung in Betracht kommende Promotorelemente schließen unter anderem die FMD-, MOX, TPS1-, PMA1- und DAS-Promotoren aus Hansenula polymorpha, die MOX, AOX1- und GAP1-Promotoren aus Pichle pastoris und die ADH1-, PDC1-, GAP1- und CUP1-Promotoren aus S. cerevisiae ein.A "promoter element functional in the host organism", as used here, be draws a DNA fragment through which the initiation point and the initiation frequency the transcription (RNA synthesis) of one under the control of the promoter element gene in the host organism. To carry out the invention in Promoter elements under consideration include the FMD, MOX, TPS1, PMA1 and DAS promoters from Hansenula polymorpha, the MOX, AOX1 and GAP1 promoters from Pichle pastoris and the ADH1, PDC1, GAP1 and CUP1 promoters from S. cerevisiae.

Ein "heterologes Gen", wie hier verwendet, bezeichnet ein Gen, das von einem anderen Organismus stammt als dem Wirtsorganismus, in dem es exprimiert werden soll. Bei­ spiele für exprimierbare heterologe Gene sind unter anderem die Gene für Insulin, Phytase, HGH, Hirudin, Lactoferrin oder G-CSF.A "heterologous gene" as used herein means a gene that is different from another Organism comes from the host organism in which it is to be expressed. At games for expressible heterologous genes include the genes for insulin, Phytase, HGH, hirudin, lactoferrin or G-CSF.

Ein "im Wirtsorganismus funktionsfähiges Terminatorelement", wie hier verwendet, be­ zeichnet ein DNA-Fragment, das Signalstrukturen für die RNA-Polymerase enthält, die zur Termination der Transkription führen. Beispiele für verwendbare Terminatorelemente sind der MOX- oder der PHO1-Terminator von H. polymorpha.A "functional terminator element in the host organism", as used here, be records a DNA fragment that contains signal structures for RNA polymerase that lead to the termination of the transcription. Examples of terminator elements that can be used are the H. polymorpha MOX or PHO1 terminator.

Als Wirtsorganismen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere Pilze in Betracht, beispielsweise filamentöse Pilze wie etwa Aspergillus, Neurospora, Mucor, Trichoderma, Acremonium, Sordaria und Penicillium oder Hefen wie Saccha­ romyces, Hansenula, Pichia, Kluyveromyces, Schwanniomyces, Yarrowia, Arxula, Trichosporon und Candida. Vorzugsweise ist der Wirtsorganismus, in dem die Expres­ sion heterologer Gene zur Herstellung von einem oder mehreren Proteinen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Integrationsvektoren stattfindet, eine Hefe, insbesondere eine me­ thylotrophe Hefe. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die erfin­ dungsgemäßen Integrationsvektoren für die Herstellung von Proteinen in einer Hefe der Gattung Hansenula, vorzugsweise Hansenula polymorpha, eingesetzt. Particularly suitable host organisms for carrying out the present invention Fungi, for example filamentous fungi such as Aspergillus, Neurospora, Mucor, Trichoderma, Acremonium, Sordaria and Penicillium or yeasts like Saccha romyces, Hansenula, Pichia, Kluyveromyces, Schwanniomyces, Yarrowia, Arxula, Trichosporon and Candida. Preferably, the host organism in which the express sion of heterologous genes for the production of one or more proteins using the Integration vectors according to the invention takes place, a yeast, in particular a me thylotrophic yeast. In the preferred embodiment of the invention, the inventions Integration vectors according to the invention for the production of proteins in a yeast Genus Hansenula, preferably Hansenula polymorpha, used.  

Als besonders vorteilhaft haben sich erfindungsgemäße Integrationsvektoren erwiesen, bei denen mindestens eine rDNA-Sequenz aus einem Bereich der rDNA einer methylo­ trophen Hefe stammt, der ein 400 bp langes Fragment des 3'-Bereichs des 25S-rDNA- Gens und ein 600 bp langes Fragment des 5'-Bereichs des 18S-rDNA-Gens sowie die dazwischen liegenden Sequenzen einschließlich der 5S-rDNA-Sequenz umfaßt. Geht man von einer ähnlichen rDNA-Struktur wie in Saccharomyces cerevisiae aus, so enthält dieser ca. 3 Kb lange Bereich eine TOP-Sequenz, eine oder mehrere HOT1-Sequenzen sowie NTS1- und NTS2-Sequenzen. Erfindungsgemäße Vektoren, die eine solche rDNA-Sequenz enthalten, werden in hoher Kopienzahl und stabil integriert. Bevorzugt stammen diese rDNA-Sequenzen aus Hansenula polymorpha. Alternativ können rDNA-Sequenzen aus anderen methylotrophen Hefen wie z. B. Pichia pastoris, Pichia methanolica oder Candida boidinü verwendet werden.Integration vectors according to the invention have proven to be particularly advantageous in which at least one rDNA sequence from a region of the rDNA of a methylo trophic yeast, which contains a 400 bp fragment of the 3 'region of the 25S rDNA Gene and a 600 bp fragment of the 5 'region of the 18S rDNA gene and the intermediate sequences including the 5S rDNA sequence. Go one contains from a similar rDNA structure as in Saccharomyces cerevisiae this approx. 3 Kb long area is a TOP sequence, one or more HOT1 sequences as well as NTS1 and NTS2 sequences. Vectors according to the invention that such rDNA sequence included, are integrated in a high copy number and stably. Prefers these rDNA sequences originate from Hansenula polymorpha. Alternatively, you can rDNA sequences from other methylotrophic yeasts such as B. Pichia pastoris, Pichia methanolica or Candida boidinü can be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die erfindungsgemäßen Integrationsvektoren mindestens eine rDNA-Sequenz, die aus folgenden Sequenzen ausgewählt wird:
In a preferred embodiment of the invention, the integration vectors according to the invention comprise at least one rDNA sequence which is selected from the following sequences:

  • a) eine Sequenz nach SEQ ID NO 1;a) a sequence according to SEQ ID NO 1;
  • b) ein Fragment der Sequenz nach a), das für die stabile Integration von Se­ quenzen des Vektors in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorga­ nismus, insbesondere einer Hefe geeignet ist;b) a fragment of the sequence according to a), which is necessary for the stable integration of Se sequences of the vector in high copy number into the genome of a host organ nism, in particular a yeast is suitable;
  • c) eine Sequenz, die mit einer Sequenz nach a) oder b) zu mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% identisch ist;c) a sequence which is at least 70% complete with a sequence according to a) or b), preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% is identical;
  • d) eine Sequenz, die mit dem Gegenstrang einer Sequenz nach a) oder b) hybridisiert;d) a sequence which coexists with the sequence of a) or b) hybridized;
  • e) ein durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehreren Basen erhaltenes Derivat einer Sequenz nach einer der Gruppen a) bis c), das für die stabile Integration von Sequenzen des Vek­ tors in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorganismus, insbeson­ dere einer Hefe geeignet ist, und f) eine komplementäre Sequenz zu einer Sequenz nach einer der Gruppen a) bis e).e) one by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or Multiple base derivative of a sequence according to one of the Groups a) to c), which are responsible for the stable integration of sequences of the Vek tors in high copy number in the genome of a host organism, in particular which is suitable for a yeast, and  f) a sequence complementary to a sequence according to one of the groups a) to e).

Die 2,4 Kb lange, als BamHI/EcoRI-Fragment isolierbare rDNA-Sequenz nach SEQ ID NO 1 umfaßt 400 bp des 3'-Bereiches des 25S-rDNA-Gens sowie TOP-, HOT1-, NTS1- und NTS2-Sequenzen, die das 55-rDNA-Gen flankieren. Zur Ausführung der Erfindung können auch Fragmente dieser Sequenz eingesetzt werden, die für die stabile Integra­ tion von Sequenzen des Vektors in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorganis­ mus, insbesondere einer Hefe geeignet sind, beispielsweise ein Fragment, das keine Sequenzen des 25S-rDNA-Gens enthält, oder ein Fragment, das die zwischen dem 3'-Ende des 25S-Gens und dem 5'-Ende des 5S-Gens gelegenen TOP-, HOT1-, NTS- und 5S-Sequenzen umfaßt. Für die Ausführung der Erfindung kommen ebenfalls Frag­ mente in Betracht, in denen eine oder mehrere der HOT- und/oder NTS-Sequenzen fehlen, sowie Fragmente, in denen die TOP- und/oder die 5S-rDNA-Sequenz fehlt. Da jedoch angenommen wird, daß die TOP- und HOT-Sequenzen wichtige Bestandteile der in den erfindungsgemäßen Integrationsvektoren enthaltenen rDNA-Sequenz sind, werden Fragmente der SEQ ID NO 1 bevorzugt, die mindestens eine TOP-Sequenz und mindestens eine HOT-Sequenz enthalten.The 2.4 Kb long rDNA sequence which can be isolated as a BamHI / EcoRI fragment according to SEQ ID NO 1 comprises 400 bp of the 3 'region of the 25S rDNA gene and TOP, HOT1, NTS1 and NTS2 sequences flanking the 55 rDNA gene. To carry out the invention fragments of this sequence can also be used, which are responsible for the stable integra tion of sequences of the vector in high copy number in the genome of a host organ mus, in particular a yeast, for example a fragment that does not Contains sequences of the 25S rDNA gene, or a fragment that the between the 3 'end of the 25S gene and the 5' end of the 5S gene located TOP, HOT1, NTS and 5S sequences. Frag also comes for the implementation of the invention elements in which one or more of the HOT and / or NTS sequences are missing, as well as fragments in which the TOP and / or the 5S rDNA sequence is missing. There however, it is believed that the TOP and HOT sequences are important components of the rDNA sequence contained in the integration vectors according to the invention, fragments of SEQ ID NO 1 are preferred which have at least one TOP sequence and contain at least one HOT sequence.

Der Ausdruck "stabile Integration", wie hier verwendet, bezeichnet eine Integration, bei der Restriktionsmuster und Kopienzahl nach mindestens 100 Generationen Dauerkultur in nicht-selektivem Medium im wesentlichen unverändert bleiben.The term "stable integration" as used herein means an integration at the restriction pattern and number of copies after at least 100 generations of permanent culture remain essentially unchanged in non-selective medium.

Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Ausdruck "mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% identisch" auf Identität auf DNA- Ebene, die gemäß bekannter Verfahren, z. B. der computergestützten Sequenzvergleiche (Basic local alignment search tool, S. F. Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (1990), 403-410) bestimmt werden kann.For the purposes of the invention, the expression “at least 70%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% identical "on identity on DNA Level that according to known methods, e.g. B. the computer-aided sequence comparisons (Basic local alignment search tool, S.F. Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (1990), 403-410) can be determined.

Der dem Fachmann bekannte Ausdruck "Identität" bezeichnet den Grad der Verwandt­ schaft zwischen zwei oder mehr DNA-Molekülen, der durch die Übereinstimmung zwi­ schen den Sequenzen bestimmt wird. Der Prozentsatz der "Identität" ergibt sich aus dem Prozentsatz identischer Bereiche in zwei oder mehr Sequenzen unter Berücksichtigung von Lücken oder anderen Sequenzbesonderheiten. The term "identity" known to those skilled in the art denotes the degree of relatedness shaft between two or more DNA molecules, which is determined by the match between the sequences is determined. The percentage of "identity" results from the Percentage of identical areas in two or more sequences taking into account of gaps or other sequence peculiarities.  

Die Identität miteinander verwandter DNA-Moleküle kann mit Hilfe bekannter Verfahren bestimmt werden. In der Regel werden spezielle Computerprogramme mit den besonde­ ren Anforderungen Rechnung tragenden Algorithmen eingesetzt. Bevorzugte Verfahren zur Bestimmung der Identität erzeugen zunächst die größte Übereinstimmung zwischen den untersuchten Sequenzen. Computerprogramme zur Bestimmung der Identität zwi­ schen zwei Sequenzen umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf, das GCG-Programmpaket, einschließlich GAP (Devereux, J., et al., Nucleic Acids Research 12 (12): 387 (1984); Genetics Computer Group University of Wisconsin, Madison, (WI)); BLASTP, BLASTN und FASTA (Altschul, S. et al., J. Molec Biol 215: 403/410 (1990)). Das BLAST X Programm kann vom National Centre for Biotechnology Information (NCBI) und aus weiteren Quellen bezogen werden (BLAST Handbuch, Altschul S., et al., NCB NLM NIH Bethesda MD 20894; Altschul, S., et al., J. Mol. 215 : 403/410 (1990)). Auch der bekannte Smith Waterman-Algorithmus kann zur Bestimmung von Identität verwendet werden.The identity of related DNA molecules can be determined using known methods be determined. As a rule, special computer programs are used algorithms that meet their requirements. Preferred procedures to determine identity first generate the greatest match between the sequences examined. Computer programs for determining identity between two sequences, but are not limited to that GCG program package, including GAP (Devereux, J., et al., Nucleic Acids Research 12 (12): 387 (1984); Genetics Computer Group University of Wisconsin, Madison, (WI)); BLASTP, BLASTN and FASTA (Altschul, S. et al., J. Molec Biol 215: 403/410 (1990)). The BLAST X program can be obtained from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and from other sources (BLAST Handbuch, Altschul S., et al., NCB NLM NIH Bethesda MD 20894; Altschul, S., et al., J. Mol. 215: 403/410 (1990)). The well-known Smith Waterman algorithm can also be used to determine identity be used.

Bevorzugte Parameter für den Sequenz-Vergleich umfassen die nachstehenden:
Algorithmus: Needleman und Wunsch, J. Mol. Biol 48: 443-453 (1970)
Vergleichsmatrix: Übereinstimmung (matches) = +10,
Nichtübereinstimmung (mismatch) = 0
Lücken-Wert (Gap Penalty): 15
Lückenlängen-Wert:
Preferred parameters for sequence comparison include the following:
Algorithm: Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol 48: 443-453 (1970)
Comparison matrix: match = +10,
Mismatch = 0
Gap penalty: 15
Gap length value:

(Gap Length Penalty): 1.(Gap Length Penalty): 1.

Das GAP-Programm ist auch zur Verwendung mit den vorstehenden Parametern geeig­ net. Die vorstehenden Parameter sind die Standardparameter (default parameters) für Nukleinsäuresequenz-Vergleiche.The GAP program is also suitable for use with the above parameters net. The above parameters are the default parameters for Nucleic acid sequence comparisons.

Weitere beispielhafte Algorithmen, Lücken-Öffnungs-Werte (gap opening penalties), Lückenausdehnungs-Werte (gap extension penalties), Vergleichsmatrizen einschließlich der im Programm-Handbuch, Wisconsin-Paket, Version 9, September 1997, genannten können verwendet werden. Die Auswahl wird von dem durchzuführenden Vergleich ab­ hängen und weiterhin davon, ob der Vergleich zwischen Sequenzpaaren, wobei GAP oder Best Fit bevorzugt sind, oder zwischen einer Sequenz und einer umfangreichen Sequenz-Datenbank, wobei FASTA oder BLAST bevorzugt sind, durchgeführt wird. Further exemplary algorithms, gap opening penalties, Gap extension penalties, comparison matrices included those mentioned in the Program Guide, Wisconsin Package, Version 9, September 1997 can be used. The selection will depend on the comparison to be made depend and continue whether the comparison between sequence pairs, where GAP or Best Fit are preferred, or between a sequence and an extensive one Sequence database, with FASTA or BLAST being preferred.  

Das Merkmal "Sequenz, die mit dem Gegenstrang einer Sequenz nach a) oder d) hybri­ disiert" weist auf eine Sequenz hin, die unter stringenten Bedingungen mit dem Gegen­ strang einer Sequenz mit den unter a) oder b) angegebenen Merkmalen hybridisiert. Beispielsweise können die Hybridisierungen bei 68°C in 2 × SSC oder nach dem Proto­ koll des Dioxygenin-Labelling-Kits der Firma Boehringer (Mannheim) durchgeführt werden.The feature "sequence which is the opposite strand of a sequence according to a) or d) hybri disiert "indicates a sequence that is under stringent conditions with the counterpart strand of a sequence hybridized with the features specified under a) or b). For example, the hybridizations at 68 ° C in 2 × SSC or after the proto coll of the dioxygenin labeling kit from Boehringer (Mannheim) become.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die erfindungsgemäßen Integrations­ vektoren ein zusätzliches Selektionsmarkergen für E. coli, beispielsweise ein Ampicillin- Resistenzgen, ein Tetracyclin-Resistenzgen oder ein Kanamycin-Resistenzgen. Als Se­ lektionsmarkergen für E. coli kommt ebenfalls das URA3-Gen aus S. cerevisiae in Be­ tracht, das eine Selektion von Transformanden des Uracil-auxotrophen E. col/-Stamms MC1066 erlaubt.In one embodiment of the invention, the integrations according to the invention comprise vectors an additional selection marker gene for E. coli, for example an ampicillin Resistance gene, a tetracycline resistance gene or a kanamycin resistance gene. As Se less marker marker gene for E. coli also comes the URA3 gene from S. cerevisiae in Be which is a selection of transformants of the uracil auxotrophic E. col / strain MC1066 allowed.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Vektoren eine Länge von 7 bis 12 Kb auf. Solche Vektoren bieten eine gute Handhabung in E. coli und eine problemlose Trans­ formation von Hefe.The vectors according to the invention preferably have a length of 7 to 12 Kb. Such vectors offer good handling in E. coli and problem-free trans formation of yeast.

Ein Wirtsorganismus, der mindestens einen erfindungsgemäßen Integrationsvektor stabil im Genom integriert umfaßt, wird von der Erfindung ebenfalls bereitgestellt. Vorzugs­ weise ist der Wirtsorganismus eine Hefe, insbesondere eine methylotrophe Hefe. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wirtsorganismus eine Hefe der Gattung Hansenula, vorzugsweise Hansenula polymorpha.A host organism that is stable to at least one integration vector according to the invention Integrated in the genome is also provided by the invention. Preferential wise the host organism is a yeast, especially a methylotrophic yeast. In a preferred embodiment of the invention, the host organism is a yeast of the Genus Hansenula, preferably Hansenula polymorpha.

Die Erfindung stellt ferner einen Wirtsorganismus bereit, der durch stabile Integration von einem oder mehreren erfindungsgemäßen Integrationsvektoren in das Genom einer Hefe erhältlich ist. Vorzugsweise gehört die Hefe der Gattung Hansenula an; besonders bevorzugt wird die Hefe Hansenula polymorpha verwendet. In einer besonderen Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist der Wirtsorganismus durch stabile Integration mehrerer Vektoren, die voneinander unterschiedliche Expressionskassetten umfassen, erhältlich.The invention further provides a host organism that can be achieved by stable integration of one or more integration vectors according to the invention into the genome of a Yeast is available. The yeast preferably belongs to the Hansenula genus; especially the yeast Hansenula polymorpha is preferably used. In a special version Rungsform the invention is the host organism through stable integration of several Vectors comprising different expression cassettes are available.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von einem oder mehreren Proteinen in einem eukaryontischen Mikroorganismus bereit. Erfindungsgemäß wird da­ für ein erfindungsgemäßer Wirtsorganismus in an sich bekannter Weise kultiviert und das erzeugte Protein gewonnen. The invention further provides a method of making one or more Proteins in a eukaryotic microorganism. According to the invention cultivated for a host organism according to the invention in a manner known per se and the protein produced is obtained.  

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Integrationsvektoren und Wirtsorganismen zur Herstellung von einem oder mehreren Proteinen wird von der Erfindung ebenfalls um­ faßt.The use of the integration vectors and host organisms according to the invention for Production of one or more proteins is also encompassed by the invention sums up.

Die folgenden Figuren und Beispielen erläutern die Erfindung.The following figures and examples illustrate the invention.

Fig. 1 zeigt die Organisation einer rDNA-Einheit von S. cerevisiae (A) und H. polymorpha (B) sowie die davon abgeleitete Position der klonierten rDNA-Sequenz (SEQ ID NO 1) in einer rDNA-Einheit von H. polymorpha. Die grauen Pfeile kennzeich­ nen die Transkriptionsrichtung der rmA-Gene. Die gestrichelten Kästen kennzeichnen das primäre Amplifikat und die in den Integrationsvektoren genutzte Integrations­ sequenz, wobei die Darstellung nicht maßstabgerecht ist. NTS = Non-transcribed spacer; 5S = 5S-rDNA; HOT = Hot spot of recombination; TOP = Topoisomerase-Bindestelle. (A) Die rDNA-Einheit von S. cerevisiae nach Lopes et al. (1996). (B) Position des primären Amplifikates. Die zu S. cerevisiae homologen Primer binden an die hoch konservierte 25S-rDNA (Primer A) und an das 5'-Ende der 18S-rDNA (Primer B) inner­ halb der rDNA-Einheit von H. polymorpha. Die schwarzen Pfeile kennzeichnen das pri­ märe PCR-Amplifikat. (C) Position der 2,4 Kb langen Integrationssequenz (SEQ ID NO 1) in der rDNA-Einheit von H. polymorpha. Diese Sequenz beinhaltet das 5S-Gen, die NTS1-Sequenz und Teilbereiche der NTS2-Sequenz und 25S-Sequenz. Fig. 1 shows the organization of an rDNA unit of S. cerevisiae (A) and H. polymorpha (B) and the deduced position of the cloned rDNA sequence (SEQ ID NO 1) in a unit rDNA of H. polymorpha. The gray arrows indicate the direction of transcription of the rmA genes. The dashed boxes indicate the primary amplificate and the integration sequence used in the integration vectors, the representation not being to scale. NTS = non-transcribed spacer; 5S = 5S rDNA; HOT = hot spot of recombination; TOP = topoisomerase binding site. (A) The rDNA unit from S. cerevisiae according to Lopes et al. (1996). (B) Position of the primary amplicon. The primers homologous to S. cerevisiae bind to the highly conserved 25S rDNA (primer A) and to the 5 'end of the 18S rDNA (primer B) within the H. polymorpha rDNA unit. The black arrows indicate the primary PCR amplificate. (C) Position of the 2.4 Kb integration sequence (SEQ ID NO 1) in the rDNA unit of H. polymorpha. This sequence contains the 5S gene, the NTS1 sequence and partial regions of the NTS2 sequence and 25S sequence.

Fig. 2 stellt die 2,4 Kb lange rDNA-Sequenz eines Integrationselementes (SEQ ID NO 1) eines erfindungsgemäßen rDNA-Integrationsvektors dar. Der Bereich der 5S­ rDNA ist grau schattiert. Fig. 2 represents the 2.4 Kb long rDNA sequence of an integration element (SEQ ID NO 1) of the present invention rDNA integration vector. The region of the 5S rDNA is shaded gray.

Fig. 3 stellt den rDNA-Integrationsvektor pM2 dar. Fig. 3 illustrates the rDNA integration vector pM2.

Fig. 4 stellt den rDNA-Integrationsvektor pM2Δ dar. Fig. 4 represents the rDNA integration vector pM2Δ.

Fig. 5 stellt pM2ZT (lacZ, TPS1-Promotor), einen rDNA-Integrationsvektor zur Expres­ sion von lacZ in H. polymorpha dar. Fig. 5 illustrates pM2ZT (lacZ, TPS1 promoter), a rDNA integration vector for Expres sion is in H. polymorpha of lacZ.

Fig. 6 stellt pM2GT (GFP3,TPS1-Promotor), einen rDNA-Integrationsvektor zur Expres­ sion von GFP in H. polymorpha dar. Fig. 6 shows pM2GT (GFP3, TPS1 promoter), an rDNA integration vector for the expression of GFP in H. polymorpha.

Fig. 7 zeigt das Ergebnis einer Southern Blot-Analyse zum Nachweis der Integration von pB14 in die rDNA von H. polymorpha. Fig. 7 shows the result of a Southern blot analysis for the detection of the integration of pB14 in the rDNA of H. polymorpha.

Fig. 8 zeigt ein Modell für die Integration eines rDNA-Integrationsvektors (pB14) in die DNA. Die Figur zeigt die Zuordnung der Fragmente aus der Southem-Blot Analyse in Fig. 7. Aus der Restriktionstelle für Bg/II und den bekannten Längen der Fusionsfrag­ mente aus heterologer DNA und rDNA ergibt sich die Zuordnung der Fragmentlängen aus der Southern Blot-Analyse. Figure 8 shows a model for the integration of an rDNA integration vector (pB14) into the DNA. The figure shows the assignment of the fragments from the Southem blot analysis in FIG. 7. The assignment of the fragment lengths from the Southern blot analysis results from the restriction site for Bg / II and the known lengths of the fusion fragments from heterologous DNA and rDNA.

Fig. 9 zeigt das Ergebnis einer Southem Blot-Analyse für eine Auswahl rekombinanter Stämme nach Transformation von RB11 mit drei verschiedenen Vektoren. Fig. 9 shows the result of a Southern blot analysis for a selection of recombinant strains after transformation of RB11 with three different vectors.

Fig. 10 zeigt das Ergebnis einer Southern Blof-Analyse zur Bestimmung der Kopienzahl der kointegrierten Vektoren in dem rekombinanten Stamm RB3T-19. Fig. 10 shows the result of a Southern Blof analysis to determine the copy number of the cointegrated vectors in the recombinant strain RB3T-19.

Fig. 11 zeigt das Ergebnis einer Southern B/of-Analyse zum Nachweis der mitotischen Stabilität des rekombinanten Stammes RB3T-19. Die Ziffern kennzeichnen den Tag der Probenentnahme. FIG. 11 shows the result of a Southern B / of analysis to demonstrate the mitotic stability of the recombinant strain RB3T-19. The numbers indicate the day of sampling.

Fig. 12 zeigt eine Southern Blot-Analyse von vier rekombinanten Stämmen, die durch gleichzeitige Transformation mit fünf Vektoren generiert wurden. Drei dieser Stämme enthalten Sequenzen von mindestens einem rDNA-Integrationsvektor. Figure 12 shows a Southern blot analysis of four recombinant strains generated by simultaneous transformation with five vectors. Three of these strains contain sequences from at least one rDNA integration vector.

Fig. 13 zeigt die durch den TPS9-Promotor kontrollierte Expression von lacZ in rekom­ binanten Stämmen von H. polymorpha. Die Kolonien sind von links oben nach rechts unten durchgehend numeriert. Figure 13 shows the TPS9 promoter-controlled expression of lacZ in recombinant strains of H. polymorpha. The colonies are numbered from top left to bottom right.

Fig. 14 zeigt die Identifizierung von rekombinanten Insulin-sezernierenden Stämmen von H. polymorpha in einem immunologischen Filtertest. Die Ziffern auf den Filtern ent­ sprechen den Nummern der rekombinanten Stämme. Filter A zeigt die Stämme RB4T 1-66. Die Positivkontrolle befindet sich an Position 67. Filter B zeigt die Stämme RB4T 67-132. Die Positivkontrolle befindet sich an Position 133. Fig. 14 shows the identification of recombinant insulin-secreting strains of H. polymorpha in an immunological test filter. The numbers on the filters correspond to the numbers of the recombinant strains. Filter A shows strains RB4T 1-66. The positive control is at position 67. Filter B shows the strains RB4T 67-132. The positive control is at position 133.

BeispieleExamples Material und Methodenmaterial and methods 1. AbkürzungenAbbreviations

amp Ampicillin
ampR
ampicillin
amp R

Ampicillin-Resistenz
ARS Autonomously Replicating Sequence
BSA Rinderserumalbumin (Bovine Serum Albumin)
Bp Basenpaare
DNA Desoxyribonukleinsäure
DTT Dithiothreitol
EDTA Ethylendiamintetraessigsäure
ELISA Enzyme Linked Immuno Assay
FMD Gen für die Formiat-Dehydrogenase
HARS H. polymorpha Autonomously Replicating Sequences
HOT Hot spot of recombination
Kb Kilobasenpaare
LB Luria-Broth-Medium
MOX-Gen für die Methanol-Oxidase aus Hansenula polymorpha
NTS Non-transcribed spacer
ori Replikationsursprung eines Plasmides (origin of replication)
ODX Optische Dichte bei x
Ampicillin resistance
ARS Autonomously Replicating Sequence
BSA Bovine Serum Albumin
Bp base pairs
DNA deoxyribonucleic acid
DTT dithiothreitol
EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
ELISA Enzyme Linked Immuno Assay
FMD gene for formate dehydrogenase
HARS H. polymorpha Autonomously Replicating Sequences
HOT hot spot of recombination
Kb kilobase pairs
LB Luria Broth medium
MOX gene for the methanol oxidase from Hansenula polymorpha
NTS non-transcribed spacer
ori origin of replication of a plasmid
ODX Optical density at x

nm Wellenlänge
PCR Polymerase Chain Reaction
pH potentia Hydrogenii
rDNA ribosomale DNA
rmA ribosomale RNA
rpm Umdrehungen pro Minute (rounds per minute)
SDS Natriumdodecylsulfat (Sodium Dodecyl Sulphate)
TOP Topoisomerase-Bindestelle
TPS1 Gen für Trehalose-6-Phosphat-Synthase
Tris Tris-(hydroxymethyl)-Methylamin
ÜK Übemachtkultur
X-Gal 5-Brom-4-chlor-3-indolyl-β-D-Galactopyranosid
YNB Yeast Nitrogen Base (Selektionsmedium ohne Uracil)
YPD Vollmedium
nm wavelength
PCR polymerase chain reaction
pH potentia hydrogenii
rDNA ribosomal DNA
rmA ribosomal RNA
rpm revolutions per minute (rounds per minute)
SDS sodium dodecyl sulfate
TOP topoisomerase binding site
TPS1 gene for trehalose-6-phosphate synthase
Tris tris (hydroxymethyl) methylamine
ÜK overpower culture
X-Gal 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside
YNB Yeast Nitrogen Base (selection medium without uracil)
YPD full medium

2. Chemikalien und Enzyme2. Chemicals and enzymes

Chemikalien wurden, soweit nicht besonders erwähnt, von folgenden Herstellern bezo­ gen: Acros Organics (New Jersey); Amersham International plc. (Buckinghamshire, England); Baker (Deventer, Niederlande); Biorad (Richmond, USA); Biozym (Hess. Oldendorf); Caesar & Loretz GmbH (Hilden); Difco-Laboratories (Detroit, USA); Fluka AG (Basel, Schweiz); Gibco (Paisly, Schottland); Janssen (Beerse, Belgien); Merck (Darm­ stadt); Oxoid Ltd. (Basingstone, England); Pharmacia (Freiburg); Riedel de Haen (Seelze); Roth (Karlsruhe); Serva (Heidelberg); Sigma (St.Louis, USA); Restriktions­ enzyme wurden von den Herstellern Boehringer (Mannheim), Gibco BRL (Paisly, Schottland) und New England Biolabs (Schwalmbach) bezogen. Es wurde in den jeweilig mitgelieferten Puffern gearbeitet. Das Enzym Zymolyase wurde von der Seikaguko Corp. bezogen. DNA-Präparationen wurden mit Hilfe verschiedener DNA-Isolationskits der Firma Quiagen (Hilden) nach den Angaben des Herstellers durchgeführt.Unless specifically mentioned, chemicals were obtained from the following manufacturers Gen: Acros Organics (New Jersey); Amersham International plc. (Buckinghamshire, England); Baker (Deventer, The Netherlands); Biorad (Richmond, USA); Biozyme (Hess. Oldendorf); Caesar & Loretz GmbH (Hilden); Difco Laboratories (Detroit, USA); Fluka AG (Basel, Switzerland); Gibco (Paisly, Scotland); Janssen (Beerse, Belgium); Merck (intestine city); Oxoid Ltd. (Basingstone, England); Pharmacia (Freiburg); Riedel de Haen (Seelze); Roth (Karlsruhe); Serva (Heidelberg); Sigma (St.Louis, USA); Restriction enzymes were produced by the manufacturers Boehringer (Mannheim), Gibco BRL (Paisly, Scotland) and New England Biolabs (Schwalmbach). It was in the respective supplied buffers worked. The enzyme zymolyase was developed by Seikaguko Corp. based. DNA preparations were made using various DNA isolation kits Quiagen (Hilden) carried out according to the manufacturer's instructions.

3. Stämme3. Tribes 3.1 E. coli3.1 E. coli

DHSαF' F'endA1hsdR17rk DHSαF 'F'endA1hsdR17r k

mk m k

+supE44thi-9recA1gyra relA(lacZYA-argF) U169(ϕ80Δ(lacZ)M15) (Gibco BRL, Gaithersburg MD, USA)
MC 1066: Δ(lacI POZYA) A74, galU, galK, strA-
+ supE44thi-9recA1gyra relA (lacZYA-argF) U169 (ϕ80Δ (lacZ) M15) (Gibco BRL, Gaithersburg MD, USA)
MC 1066: Δ (lacI POZYA) A74, galU, galK, strA -

, usdR- , usdR -

, trpC 9830, leu B6, pyr F74::Tn5 (Kmr , trpC 9830, leu B6, pyr F74 :: Tn5 (Km r

) (Casadaban et al., 1983).) (Casadaban et al., 1983).

3.2 H. polymorpha3.2 H. polymorpha

RB11 odc1 Orotidin-5-phosphat-Decarboxylase-defizienter (Uracil­ auxotropher) H. polymorpha-Stamm (Weydemann et al., 1995).RB11 odc1 orotidine-5-phosphate decarboxylase deficient (uracil auxotrophic) H. polymorpha strain (Weydemann et al., 1995).

4. Medien4. Media 4.1 Medien zur Kultivierung von H. polymorpha4.1 Media for the cultivation of H. polymorpha

Vollmedium: 2% Glucose oder Glycerin, 1% Hefeextrakt, 2% Bacto-Peptone.
Selektionsmedium: 0,17% Yeast Nitrogen Base, 0,5% Ammoniumsulfat, 2% Glucose oder Glycerol, 38,4 mg/l Arginin, 57,6 mg/l Isoleucin, 48 mg/l Phenylalanin, 57,6 mg/l Valin, 6 mg/ml Threonin, 50 mg/l Inositol, 40 mg/l Tryptophan, 15 mg/l Tyrosin, 60 mg/l Leucin, 4 mg/l Histidin. Uracil fehlt im Selektionsmedium.
Complete medium: 2% glucose or glycerin, 1% yeast extract, 2% Bacto-Peptone.
Selection medium: 0.17% yeast nitrogen base, 0.5% ammonium sulfate, 2% glucose or glycerol, 38.4 mg / l arginine, 57.6 mg / l isoleucine, 48 mg / l phenylalanine, 57.6 mg / l Valine, 6 mg / ml threonine, 50 mg / l inositol, 40 mg / l tryptophan, 15 mg / l tyrosine, 60 mg / l leucine, 4 mg / l histidine. Uracil is missing in the selection medium.

4.2 Medien zur Kultivierung von E. coli4.2 Media for the cultivation of E. coli

Luria Broth-Medium (LB): 10 g/l Casein-Hydrolysat (Pepton No.140, Gibco), 5 g/l Hefe­ extract, 5 g/l NaCl. Als Antibiotikum wurde Ampicillin (Roth) in einer Konzentration von 500 mg/l, nach dem Autoklavieren hinzugegeben.Luria Broth medium (LB): 10 g / l casein hydrolyzate (Peptone No.140, Gibco), 5 g / l yeast extract, 5 g / l NaCl. Ampicillin (Roth) was used as an antibiotic in a concentration of 500 mg / l, added after autoclaving.

M9-Medium: 2% Glucose, 30 g/l Na2HPO4, 15 g/l KH2PO4, 5 g/l NH4Cl, 2,5 g/l NaCl, 0,015 g/l CaCl2, 2,28 g/l, MgSO4, 0,05% Vitamin B1 (nicht autoklaviert) 38,4 mg/l Arginin, 57,6 mg/l Isoleucin, 48 mg/l Phenylalanin, 57,6 mg/l Valin, 6 mg/ml Threonin, 50 mg/l Inositol, 40 mg/l Tryptophan, 15 mg/l Tyrosin, 60 mg/l Leucin, 4 mg/l Histidin.M9 medium: 2% glucose, 30 g / l Na 2 HPO 4 , 15 g / l KH 2 PO 4 , 5 g / l NH 4 Cl, 2.5 g / l NaCl, 0.015 g / l CaCl 2 , 2 , 28 g / l, MgSO 4 , 0.05% vitamin B1 (not autoclaved) 38.4 mg / l arginine, 57.6 mg / l isoleucine, 48 mg / l phenylalanine, 57.6 mg / l valine, 6 mg / ml threonine, 50 mg / l inositol, 40 mg / l tryptophan, 15 mg / l tyrosine, 60 mg / l leucine, 4 mg / l histidine.

Feste Nährböden wurden durch Zugabe von 1,6% Agar zu den Flüssigmedien herge­ stellt.Solid culture media were prepared by adding 1.6% agar to the liquid media poses.

5. PCR (Polymerase Chain Reaction)5. PCR (Polymerase Chain Reaction)

In einem Personal Cycler (Biometra, Göttingen) wurden PCR-Reaktionen mit dem PC- Long-Expand-Kit oder dem PCR-High-Fidelity-Kit der Firma Boehringer (Mannheim) in 50 µl-Ansätzen durchgeführt. Eine Aufreinigung der Produkte erfolgte mit dem PCR-Puri­ fication-Kit der Firma Qiagen (Hilden) nach den Abgaben des Herstellers.In a personal cycler (Biometra, Göttingen) PCR reactions with the PC Long expand kit or the PCR high fidelity kit from Boehringer (Mannheim) in 50 µl batches carried out. The products were purified using the PCR puri fication kit from Qiagen (Hilden) according to the manufacturer's instructions.

6. Transformation6. Transformation 6.1 Transformation von E.coli6.1 Transformation of E.coli 6.1.1 Elektroporation6.1.1 Electroporation

400 ml LB-Medium wurden 1 : 100 verdünnt aus einer ÜK angeimpft und bei 37°C bis zu einer ODsoo von 0,5-1 kultiviert. Nach 30 min. Inkubation auf Eis wurde die Kultur bei 4°C und 3000 rpm für 15 min. zentrifugiert. Die Zellen wurden 2× mit eiskaltem Wasser (1 Vol./l/4 Vol.) und 1× mit 1/50 Vol. 10%igem Glycerin gewaschen. Anschließend wurde das Zellpellet in 1,5 ml 10% Glycerin aufgenommen und 40 µl Aliquots bei -70°C aufbe­ wahrt. Zur Transformation wurde ein Aliquot auf Eis aufgetaut und mit 0,01-1 µg Plas­ mid-DNA mit einem Gene Pulser (Bio Rad) bei 1,6 KV, 25 µF und 200 Ohm in einer 1 mm Küvette transformiert. Danach wurden die Zellen zur Erholung für 30-45 min. bei 37°C in 1 ml LB-Medium inkubiert und dann auf LB-amp Platten ausplattiert. Die Platten wurden bei 37°C inkubiert.400 ml LB medium were diluted 1: 100 from a ÜK and inoculated at 37 ° C up to cultivated an ODsoo of 0.5-1. After 30 min. The culture was incubated on ice at 4 ° C and 3000 rpm for 15 min. centrifuged. The cells were washed 2 × with ice cold water (1 vol./l/4 vol.) And washed 1 × with 1/50 vol. 10% glycerol. Then was the cell pellet was taken up in 1.5 ml of 10% glycerol and 40 ul aliquots at -70 ° C maintains. For the transformation an aliquot was thawed on ice and with 0.01-1 µg Plas mid-DNA with a Gene Pulser (Bio Rad) at 1.6 KV, 25 µF and 200 Ohm in one 1 mm cuvette transformed. The cells were then recovered for 30-45 min. at Incubated 37 ° C in 1 ml LB medium and then plated on LB-amp plates. The plates were incubated at 37 ° C.

6.1.2 RbCl2-Methode6.1.2 RbCl 2 method

Die Transformation von RbCl2-Zellen erfolgte nach dem Protokoll von Hanahan (1985). RbCl2 cells were transformed according to the Hanahan (1985) protocol.  

Pro Transformation wurden 20-500 ng DNA mit 200 µl auf Eis aufgetauter kompetenter Zellen gemischt. Nach 20 min. Inkubation auf Eis, 45 sec. Hitzeschock (42°C) und er­ neuter 2 min. Inkubation auf Eis wurden die Zellen zur Erholung mit 1 ml LB-Medium versetzt und für 30-45 min bei 37°C inkubiert. Anschließend wurden die Zellen auf LB-amp-Platten ausplattiert, die dann über Nacht bei 37°C inkubiert werden.For each transformation 20-500 ng DNA with 200 µl thawed on ice became more competent Cells mixed. After 20 min. Incubation on ice, 45 sec. Heat shock (42 ° C) and he new 2 min. The cells were incubated on ice for recovery with 1 ml LB medium added and incubated for 30-45 min at 37 ° C. The cells were then opened LB-amp plates plated, which are then incubated overnight at 37 ° C.

6.2 Transformation von H. polymorpha durch Elektroporation6.2 Transformation of H. polymorpha by electroporation

100 ml YPD wurden mit 5 ml einer dichtgewachsenen ÜK beimpft. Die Kultur wurde bei 37°C bis zu einer ODsoo von 0,8-1, 2 geschüttelt (ca. 3 Std.). Die Zellen wurden durch Zentrifugation bei 3000 rpm geerntet und in 20 ml KP; -Puffer (50 mM/pH 7,5) resuspen­ diert. Nach Hinzufügen von 0,5 ml DTT und 1Sminütigem Schütteln bei 37°C wurden die Zellen bei 2500 rpm abzentrifugiert und 2× mit STM-Puffer (270 mM Saccharose, 10 mM TrisCl, 1 mM MgCl2, pH 7,5) gewaschen. Danach wurden die Zellen in 0,25 ml STM- Puffer aufgenommen und 60 µl-Aliquots bei -70°C gelagert. Zur Transformation mit rDNA-Integrationsvektoren wurde die Plasmid-DNA zunächst mit Xhol oder Sacl lineari­ siert. 0,1-1 µg der linearisierten Plasmid-DNA wurden mit frische, auf Eis aufgetauten kompetenten Zellen gemischt, diese Ansätze dann in 2 mm eine Küvette gegeben. Die Transformation erfolgte in einem Gene-Pulser (Bio-Rad, München) bei 2,0 kV, 25 µF und 200 Ohm. Anschließend wurden die Zellen zur Erholung in 1 ml YPD für 1 Std. bei 37°C inkubiert und dann auf Selektions-Medium ausplattiert. Nach 2-4 Tagen Inkubation bei 37°C wurden makroskopische Kolonien sichtbar.100 ml of YPD were inoculated with 5 ml of a tightly grown ÜK. The culture was shaken at 37 ° C. to an ODsoo of 0.8-1.2 (approx. 3 hours). The cells were harvested by centrifugation at 3000 rpm and in 20 ml KP; Buffer (50 mM / pH 7.5) resuspended. After adding 0.5 ml of DTT and shaking for 1 minute at 37 ° C., the cells were centrifuged at 2500 rpm and washed 2 × with STM buffer (270 mM sucrose, 10 mM TrisCl, 1 mM MgCl 2 , pH 7.5). The cells were then taken up in 0.25 ml of STM buffer and 60 μl aliquots were stored at -70 ° C. For transformation with rDNA integration vectors, the plasmid DNA was first linearized with Xhol or Sacl. 0.1-1 µg of the linearized plasmid DNA were mixed with fresh, competent cells thawed on ice, these batches were then placed in a cuvette in 2 mm. The transformation was carried out in a gene pulser (Bio-Rad, Munich) at 2.0 kV, 25 µF and 200 ohms. The cells were then incubated for recovery in 1 ml of YPD for 1 hour at 37 ° C. and then plated out on selection medium. After 2-4 days of incubation at 37 ° C, macroscopic colonies became visible.

7. Generierung von H. polymorpha-Stämmen7. Generation of H. polymorpha strains

Zur Integration von Vektoren in die Hefe H. polymorpha wurden die aus der Transforma­ tion hervorgegangenen Uracil-prototrophen Klone dreimal nacheinander auf Selektions­ medium-Platten, einmal auf Vollmediumplatten, und dann nochmals auf Selektions­ medium-Platten übertragen (je nach 24 Std. Wachstum bei 37°C).To integrate vectors into the yeast H. polymorpha, those from the Transforma tion-derived uracil-prototrophic clones three times in succession on selection medium plates, once on full medium plates, and then again on selection Transfer medium plates (depending on the 24 hour growth at 37 ° C).

8. Dauerkultivierung von H. polymorpha8. Continuous cultivation of H. polymorpha

Für Stabilitätsstudien wurden 50 ml-Flüssigkulturen (YPD, 2% Glukose) über 27 Tage bei 37°C geschüttelt, dabei jeden Tag frisch überimpft. Die H. polymorpha-Kulturen hat­ ten zum Zeitpunkt des Überimpfens und der Probenentnahme eine ODsoo zwischen 3 und 4, die Zellen waren also noch vor dem Eintritt in die stationäre Phase. Es wurden jeden zweiten Tag 2 ml-Glycerinkulturen (27%) angefertigt und bei -70°C aufbewahrt. For stability studies, 50 ml liquid cultures (YPD, 2% glucose) were used over 27 days shaken at 37 ° C, freshly vaccinated every day. The H. polymorpha cultures at the time of vaccination and sampling, an ODsoo between 3 and 4, so the cells were before entering the stationary phase. There were Prepare 2 ml glycerol cultures (27%) every other day and store at -70 ° C.  

9. Präparation von Nukleinsäuren9. Preparation of nucleic acids 9.1 Fragment-Isolierung aus Low-Melting-Gelen9.1 Fragment isolation from low-melting gels

Die DNA-Präperation aus Low-Melting Agarose-Gelen erfolgte mit Hilfe der Phenoll Chloroform-Extraktion. Unter UV-Licht ausgeschnittene Gelblöcke mit DNA-Fragmenten wurden mit 130 µl Wasser versetzt und bis zum Schmelzen der Agarose bei 70°C erhitzt. Nach Zugabe von 150 µl Phenol und 50maligen Schütteln wurde die Probe zentrifugiert (2 min. bei 13000 rpm) und die untere Phenolphase verworfen. Nun wurden 150 µl Phe­ nol/Chloroform (1 : 1 Mischung) auf die wässrige Phase gegeben, gemischt und erneut zentrifugiert. Wiederum wurde die untere Phase verworfen und die wässrige Phase zweimal mit Chloroform/Isoamylalkohol (1 : 24) gewaschen (je 150 µl). Anschließend wurde ein 1/10-Volumen NaAc (3 M, pH 8) und 1 ml 96%iger Ethanol hinzugefügt und die DNA durch 15 min. Inkubation bei -70°C gefällt. Nach Abzentrifugieren der DNA, einmaligem Waschen mit 70% Ethanol und anschließendem Trocknen wurde die DNA in 15-30 µl Wasser aufgenommen.The DNA preparation from low-melting agarose gels was carried out using the Phenoll Chloroform extraction. Gel blocks with DNA fragments cut out under UV light 130 μl of water were added and the mixture was heated at 70 ° C. until the agarose melted. After adding 150 μl phenol and shaking 50 times, the sample was centrifuged (2 min. At 13000 rpm) and the lower phenol phase discarded. Now 150 ul Phe nol / chloroform (1: 1 mixture) added to the aqueous phase, mixed and again centrifuged. Again the lower phase was discarded and the aqueous phase washed twice with chloroform / isoamyl alcohol (1:24) (150 µl each). Subsequently a 1/10 volume of NaAc (3 M, pH 8) and 1 ml of 96% ethanol was added and the DNA through 15 min. Incubation at -70 ° C. After centrifuging the DNA, washing once with 70% ethanol and then drying the DNA in 15-30 µl of water added.

9.2. Fragment-Isolierung aus PCR-Ansätzen9.2. Fragment isolation from PCR batches

Die Fragment-Isolierung aus PCR-Ansätzen und aus Low-Melting Gelen erfolgt mit Hilfe des PCR-Purification Kits (Quiagen, Hilden) entsprechend den Herstellerangaben.The fragment isolation from PCR batches and from low-melting gels is carried out with the help PCR purification kit (Quiagen, Hilden) according to the manufacturer's instructions.

9.3 Plasmid-Präparation E. coli (Mini-Präp)9.3 Plasmid preparation E. coli (mini-prep)

Die Präparation von Plasmid-DNA aus E. coli erfolgte nach der von Maniatis et al (1982) beschriebenen Methode der alkalischen Lyse. 1,5 ml einer ÜK wurden bei 13000 rpm abzentrifugiert (2 min.). Das Zell-Pellet wurde in 100 µl P1 (50 mM Tris/HCl, 10 mM EDTA) resuspendiert. Die Lyse erfolgt durch Zugabe von 100 µl P2 (200 mM NaOH, 1% SDS). Proteine und sonstige Zellbestandteile wurden anschließend durch Zugabe von 100 µl P3 (2,55 M KOAc, pH 4,8) gefällt. Nach Zentrifiugieren für 10 min. bei 13000 rpm wurde die DNA aus dem Überstand mit dem doppelten Volumen 96%igem Ethanol ge­ fällt. Nach Waschen und Trocknung wurde das Pellet in 20 µl Wasser aufgenommen.E. coli plasmid DNA was prepared according to the method described by Maniatis et al (1982) described method of alkaline lysis. 1.5 ml of a ÜK were at 13000 rpm centrifuged (2 min.). The cell pellet was in 100 ul P1 (50 mM Tris / HCl, 10 mM EDTA) resuspended. The lysis is carried out by adding 100 μl P2 (200 mM NaOH, 1% SDS). Proteins and other cell components were then removed by adding 100 µl P3 (2.55 M KOAc, pH 4.8) precipitated. After centrifugation for 10 min. at 13000 rpm the DNA from the supernatant was doubled in volume with 96% ethanol falls. After washing and drying, the pellet was taken up in 20 ul water.

Der Reinheitsgrad dieser DNA war hinreichend für Restriktionsanalysen.The degree of purity of this DNA was sufficient for restriction analyzes.

9.4. Plasmid-Präparation aus E. coli (Midi-Präp)9.4. Plasmid preparation from E. coli (midi prep)

Für DNA-Präparationen höheren Reinheitsgrades und größerer Mengen wurde das Plasmid-Midi-Kit der Firma Quiagen nach Herstellerangaben verwendet.This was the case for DNA preparations of higher purity and larger quantities Plasmid midi kit from Quiagen used according to the manufacturer's instructions.

9.5. Konzentrationsbestimmungen von Nukleinsäuren9.5. Concentration determinations of nucleic acids

Die Konzentration von DNA mit niedrigem Molekulargewicht (Oligonucleotide) erfolgte durch Absorptionsbestimmung bei 260 nm. Die Konzentration hochmolekularer DNA wurde durch Vergleich mit einem kalibrierten Mengenstandard (KB-Leiter, Pharmacia) im Agarosegel abgeschätzt.Low molecular weight DNA (oligonucleotides) was concentrated by determination of absorption at 260 nm. The concentration of high molecular weight DNA  was compared to a calibrated quantity standard (KB-Leiter, Pharmacia) Estimated agarose gel.

9.6 Präparation chromosomaler DNA aus H. polymorpha9.6 Preparation of chromosomal DNA from H. polymorpha

Zellen aus einer 2 ml ÜK wurden die bei 13 000 rpm geerntet und in 0,5 ml STEHp- Puffer (0,5 M Sorbitol; 0,1 M Tris/HCl; pH 8; 0,1 M EDTA) resuspendiert. Die Zellwand wurde durch Zugabe von 10 µl Zymolyase (2,5 mg/ml) und 1 µl β-Mercaptoethanol und Inkubation für 1 Std. bei 37°C entfernt. Unter dem Mikroskop wurde kontrolliert, ob die Zellen als Protoplasten vorliegen. Danach wurden die Protoplasten vorsichtig abzentrifu­ giert (5 min bei 3000 rpm), in TEHp-Puffer (50 mM Tris/HCl, pH 8, 20 mM EDTA) resus­ pendiert und mit 25 µl SDS (20%) versetzt. Die Lyse erfolgte durch Inkubation für 20 min. bei 65°C. Durch Zugabe von 200 µl KOAc und Inkubation auf Eis (30 min.) wurden Pro­ teine und Zelltrümmer gefällt. Nach Zentrifugation bei 13 000 rpm für 10 min. wurde der Überstand durch Watte filtriert und die im Filtrat gelöste DNA mit 0,7 Volumen Isopropa­ nol gefällt. Nach Waschen mit 70% Ethanol wurde das getrocknete DNA-Pellet in 20-30 µl Wasser aufgenommen.Cells from a 2 ml ÜK were harvested at 13,000 rpm and placed in 0.5 ml STEHp Buffer (0.5 M sorbitol; 0.1 M Tris / HCl; pH 8; 0.1 M EDTA) resuspended. The cell wall was by adding 10 ul zymolyase (2.5 mg / ml) and 1 ul of beta-mercaptoethanol and Incubation for 1 hour at 37 ° C removed. It was checked under the microscope whether the Cells are present as protoplasts. The protoplasts were then carefully centrifuged giert (5 min at 3000 rpm), in TEHp buffer (50 mM Tris / HCl, pH 8, 20 mM EDTA) resus oscillated and mixed with 25 ul SDS (20%). The lysis was carried out by incubation for 20 min. at 65 ° C. By adding 200 µl KOAc and incubation on ice (30 min.) Pro teine and cell debris felled. After centrifugation at 13,000 rpm for 10 min. was the Filter the supernatant through cotton wool and the DNA dissolved in the filtrate with 0.7 volumes of isopropa nol like. After washing with 70% ethanol, the dried DNA pellet was washed in 20-30 µl of water added.

9.7 Präparation chromosomaler DNA zur Gewinnung großer Fragmente9.7 Preparation of chromosomal DNA to obtain large fragments

Zur Gewinnung von genomischer DNA von besserer Qualität wurde das in 9.6 beschrie­ bene Standardprotokoll modifiziert. H. polymorpha-Zellen wurden aus 50 ml ÜK bei 3000 rpm geerntet. Die Zellen wurden in 30 ml STEHp-Puffer resuspendiert, abzentrifu­ giert und darauf in 1,5 ml STEHp aufgenommen. Zum Auflösen der Zellwand wurden 30 µl Zymolyase hinzugegeben. Die Protoplasten wurden mit 2 ml 5 M KOAc gemischt, das Lysat für 30 min. bei 13 000 rpm abzentrifugiert (4°C). Nun wurde der Überstand mit 2 ml 5 M NH4OAc versetzt und die gelöste DNA mit 10 ml kaltem 96% Ethanol gefällt. Nach 5 min. Inkubation auf Eis wurde die DNA bei 3000 rpm 5 min. abzentrifugiert, mit 50%igem Ethanol gewaschen und in 2 ml TE (10 mM Tris/HCl, 0,1 mM EDTA, pH 7,5) aufgenommen. Diese gesamte Prozedur wurde in abnehmenden Volumina mehrfach wiederholt. Die DNA wurde schließlich in einem Volumen von 200 µl TE aufgenommen.The standard protocol described in 9.6 was modified in order to obtain genomic DNA of better quality. H. polymorpha cells were harvested from 50 ml ÜK at 3000 rpm. The cells were resuspended in 30 ml STEHp buffer, centrifuged and then taken up in 1.5 ml STEHp. 30 µl zymolyase was added to dissolve the cell wall. The protoplasts were mixed with 2 ml of 5 M KOAc, the lysate for 30 min. centrifuged at 13,000 rpm (4 ° C). Now the supernatant was mixed with 2 ml of 5 M NH 4 OAc and the dissolved DNA was precipitated with 10 ml of cold 96% ethanol. After 5 min. Incubation on ice was the DNA at 3000 rpm for 5 min. centrifuged, washed with 50% ethanol and taken up in 2 ml TE (10 mM Tris / HCl, 0.1 mM EDTA, pH 7.5). This entire procedure was repeated several times in decreasing volumes. The DNA was finally taken up in a volume of 200 ul TE.

10. Southern Blot-Analyse10. Southern blot analysis

5 µg chromosomaler DNA (H. polymorpha) oder 0,5 µg Plasmid-DNA wurden über Nacht mit 1 U/µg der entsprechenden Restriktionsendonuclease behandelt. Die Auftrennung der DNA erfolgte in 0,6-0,8%-igen Agarose-Gelen. Durch lange Trennzeiten (2-12 Std. bei 200 mA) konnten auch relativ große (5-12 Kb) DNA-Fragmente unterschieden werden. Nach dem Photographieren des Geles wurde der DNA-Transfer auf eine Ny­ lonmembran (Hybound M, Amersham) in einer Vakuum-Blot Apparatur (LKB 2016 Vacu­ gene, Pharmacia) vorgenommen. Hierzu wurde zuerst für 15 min. mit Depurinierungs­ lösung (0,25 M HCl) transferiert. Dieser zusätzliche Schritt ermöglicht den Transfer auch sehr großer Fragmente. Mit Denaturierungslösung (1,5 M NaCl, 0,5 N NaOH) und Neu­ tralisierungspuffer (3 M NaAc, pH 5, 5) wurde das Gel je 20 min. lang überschichtet. Ab­ schließend wurde für 20 min. mit 20 × SSC Transferpuffer (3 M NaCl, 0,3 M NaCitrat, pH 7) überschichtet. Durch eine 2minütige Bestrahlung der Membran mit UV-Licht (254 nm) und anschließende 30minütige Inkubation bei 80°C wurde die DNA an die Nylonmembran fixiert.5 µg of chromosomal DNA (H. polymorpha) or 0.5 µg of plasmid DNA were used overnight treated with 1 U / µg of the corresponding restriction endonuclease. The separation the DNA was carried out in 0.6-0.8% agarose gels. Due to long separation times (2-12 hours at 200 mA), relatively large (5-12 Kb) DNA fragments could also be distinguished become. After photographing the gel, the DNA transfer to Ny  lonmembran (Hybound M, Amersham) in a vacuum blot apparatus (LKB 2016 Vacu gene, Pharmacia). This was first done for 15 min. with depurination solution (0.25 M HCl) transferred. This additional step also enables the transfer very large fragments. With denaturing solution (1.5 M NaCl, 0.5 N NaOH) and new Tralization buffer (3 M NaAc, pH 5, 5), the gel was each 20 min. long layered. From was closed for 20 min. with 20 × SSC transfer buffer (3 M NaCl, 0.3 M NaCitrate, pH 7) overlaid. By irradiating the membrane with UV light for 2 minutes (254 nm) and subsequent incubation at 80 ° C. for 30 minutes, the DNA was transferred to the Fixed nylon membrane.

Die Herstellung der Sonde, die Hybridisierung und der Nachweis des Hybrids erfolgten mit Hilfe einer enzymatischen Reaktion werden nach dem Protokoll des Dioxygenin- Labeling-Kit der Firma Boehringer (Mannheim). In einigen Fällen wurden die Southern- Blots mit einer zweiten Sonde hybridisiert und entwickelt. Dazu wurde die erste Sonde durch eine Abfolge von Waschschritten von der Membran entfernt (1 Std. in Dimethyl­ formamid bei 60°C, dann Waschen in Lösung 1 (0,2 M NaOH, 0,1% SDS) und Lösung 2 (0,3 M NaCl, 0,03 M Citrat) für jeweils 10 min.).The preparation of the probe, the hybridization and the detection of the hybrid were carried out with the help of an enzymatic reaction according to the protocol of the dioxygenin Labeling kit from Boehringer (Mannheim). In some cases, the Southern Blots hybridized and developed with a second probe. For this, the first probe removed from the membrane by a series of washes (1 hour in dimethyl formamide at 60 ° C, then washing in solution 1 (0.2 M NaOH, 0.1% SDS) and solution 2 (0.3 M NaCl, 0.03 M citrate) for 10 min each).

11. X-Gal-Overlay-Assay - Nachweis von β-Galactosidase11. X-Gal Overlay Assay - Detection of β-galactosidase

Der Nachweis der p-Galactosidase-Aktivität erfolgte nach Suckow and Hollenberg (1998). Die zu testenden Stämme wurden für 4-6 Stunden in Selektionsmedium bei 37°C kultiviert. Ein 4 µl-Tropfen einer jeden Kultur wurde auf eine Selektionsplatte gegeben und über Nacht bei 37°C inkubiert. Die Platte wurde mit frischen Überschichtungsagar (0,5% Agarose, 0,5 M Na2HPO4/NaH2PO4 (pH 7); 0,2% SDS; 2% DMF (Dimethylforma­ mid) 2 mg/ml X-gal (o-Nitrophenyl-β-D-Galactopyranoside) bei 70°C überschichtet. Nach wenigen Minuten zeigten die Klone mit lacZ-Expression eine Blaufärbung.The p-galactosidase activity was detected according to Suckow and Hollenberg (1998). The strains to be tested were cultivated for 4-6 hours in selection medium at 37 ° C. A 4 ul drop of each culture was placed on a selection plate and incubated overnight at 37 ° C. The plate was washed with fresh overlay agar (0.5% agarose, 0.5 M Na 2 HPO 4 / NaH 2 PO 4 (pH 7); 0.2% SDS; 2% DMF (Dimethylforma mid) 2 mg / ml X- gal (o-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside) was overlaid at 70 ° C. After a few minutes, the clones with lacZ expression showed a blue color.

12. Phytase-Nachweis12. Phytase detection

Aus 3 ml ÜK wurden die H. polymorpha-Zellen geerntet und in 200 µl YNB Medium und 1 ml 5%igem Glycerin aufgenommen. Nach 1-2 Tagen Wachstum wurde zuerst die OD600 bestimmt. Die Zellen wurden dann abzentrifugiert und 25 µl des Überstandes weiterverwendet. Zu diesem Aliquot wurden 25 µl 5 M NaAc und 50 µl 4-Nitrophenylphosphat hinzugegeben. Der Ansatz wurde 30 min. bei 37°C inkubiert. Die enzymatische Umsetzung des Substrates wurde durch Zugabe von 100 µl 15%iger Trichloressigsäure abgestoppt. Nach Zugabe von 100 µl 1 M NaOH erschienen positive Kulturüberstandsproben intensiv gelb gefärbt. Die Gelbfärbung wurde durch OD405-Mes­ sung im Photometer quantifiziert.The H. polymorpha cells were harvested from 3 ml of ÜK and taken up in 200 μl of YNB medium and 1 ml of 5% glycerol. After 1-2 days of growth, the OD 600 was first determined. The cells were then centrifuged off and 25 ul of the supernatant were used again. 25 μl of 5 M NaAc and 50 μl of 4-nitrophenyl phosphate were added to this aliquot. The batch was 30 min. incubated at 37 ° C. The enzymatic conversion of the substrate was stopped by adding 100 μl of 15% trichloroacetic acid. After adding 100 µl of 1 M NaOH, positive culture supernatant samples appeared colored intensely yellow. The yellowing was quantified by OD 405 measurement in a photometer.

13. immunologischer Nachweis von Insulin13. Immunological detection of insulin

Die Zellen wurden für 1-2 Tage in 2 ml Selektionsmedium (2% Glycerin) bei 37°C kulti­ viert. 4 µl-Aliquots dieser Kulturen wurden auf eine Selektionsplatte aufgetropft und diese über Nacht bei 37°C inkubiert. Danach wurde eine Nitrozellulose-Membran (Amersham Int., England) auf die Platte gelegt, dann erfolgte eine erneute Inkubation über Nacht bei 37°C. Die Membran wurde vorsichtig abgezogen, und alle an der Membran haftenden Zellen wurden mit Wasser sorgfältig abgespült. Nach dem Trocknen der Membran konnte das sezernierte Genprodukt auf den Filtern mit Insulin-Antikörpern immunolo­ gisch nachgewiesen werden. Der Nachweis erfolgte nach Standardmethoden mit Hilfe des NOVEX-Anti-Maus-Kits. Insulin-sezernierende Klone konnten mit dieser Methode eindeutig nachgewiesen werden.The cells were cultured for 1-2 days in 2 ml of selection medium (2% glycerol) at 37 ° C fourth. 4 µl aliquots of these cultures were dropped onto a selection plate and this incubated overnight at 37 ° C. A nitrocellulose membrane (Amersham Int., England) was placed on the plate, then incubated again overnight 37 ° C. The membrane was carefully peeled off and all adhered to the membrane Cells were rinsed carefully with water. After drying the membrane the secreted gene product was immunolo on the filters with insulin antibodies be proven. The proof was carried out according to standard methods with the help of the NOVEX anti-mouse kit. Insulin-secreting clones were able to use this method be clearly demonstrated.

14. Nachweis der GFP-Expression14. Detection of GFP expression

Für diese Studie wurde eine speziell für die Translation in der Hefe S. cerevisiae opti­ mierte Mutante des wt-GFP verwendet, das yeast enhanced green fluorescent protein3 (yEGFP). In S. cerevisiae zeigt dieses Protein eine stärkere Fluoreszenz als wt-GFP (Cormack et al., 1997). Auf dem Plasmid pM2GT befindet sich das Gen für yEGFP unter der Kontrolle des TPS1-Promotors aus H. polymorpha. Es konnte gezeigt werden, daß yEGFP in H. polymorpha zu einer mit S. cerevisiae vergleichbaren Fluoreszenz führt. In dieser Studie wurde die GFP-Expression qualitativ analysiert. Hierfür wurden die Stämme in Doppelproben für 12 Std. bei 37°C in YNB-Medium (2 ml-Kulturen) herange­ zogen und unter dem Fluoreszenz-Mikroskop auf grünes Leuchten untersucht.For this study, an especially for the translation in the yeast S. cerevisiae opti mated mutant of wt-GFP, the yeast enhanced green fluorescent protein3 (yEGFP). In S. cerevisiae this protein shows a stronger fluorescence than wt-GFP (Cormack et al., 1997). The gene for yEGFP is located on the plasmid pM2GT control of the TPS1 promoter from H. polymorpha. It could be shown that yEGFP in H. polymorpha leads to fluorescence comparable to S. cerevisiae. In This study qualitatively analyzed GFP expression. For this, the Strains in duplicate for 12 hours at 37 ° C in YNB medium (2 ml cultures) moved and examined for a green glow under the fluorescence microscope.

Beispiel 1example 1 Gewinnung und Charakterisierung eines rDNA-Fragmentes für die Konstruktion eines rDNA-IntegrationsvektorsObtaining and characterizing an rDNA fragment for construction an rDNA integration vector

Voraussetzung für die Integration eines Vektors in die rDNA von H. polymorpha ist die Anwesenheit einer Sequenz, die zu diesem Bereich homolog ist. Dazu wurde ein 2,4 Kb langes rDNA-Fragment aus dem rDNA-Bereich von H. polymorpha festgelegt. Im folgen­ den wird diese 2,4 Kb lange Sequenz (SEQ ID NO 1) (Figur2) als Integrationssequenz bezeichnet. Für die Klonierung dieses Fragments aus der ribosomalen DNA von H. polymorpha wurde mit Hilfe einer PCR-Reaktion zunächst ein 3 Kb langes Fragment aus der chromosomalen DNA von H. polymorpha amplifiziert. Die Festlegung der Primer erfolgte nach Sequenzen der 18S- und 26S-rDNA aus S. cerevisiae mit flankierenden BamHI-Erkennungssequenzen. Das Amplifikat wurde später durch EcoRI/BamHI- Restriktion (das Fragment enthält eine interne EcoRl-Erkennungssequenz) auf 2,4 Kb verkürzt. Das 2,4 Kb lange Fragment wurde in den Vektor pM1 kloniert und vollständig sequenziert. Es entstand der Basisvektor pM2 (Fig. 3), aus dem alle in dieser Anmel­ dung beschriebenen Plasmide hervorgegangen sind.The prerequisite for the integration of a vector into the H. polymorpha rDNA is the presence of a sequence which is homologous to this region. For this purpose, a 2.4 Kb rDNA fragment from the rDNA region of H. polymorpha was determined. In the following this 2.4 Kb long sequence (SEQ ID NO 1) (Figure 2) is referred to as the integration sequence. For the cloning of this fragment from the H. polymorpha ribosomal DNA, a 3 Kb fragment from the H. polymorpha chromosomal DNA was first amplified with the aid of a PCR reaction. The primers were determined according to sequences of the 18S and 26S rDNA from S. cerevisiae with flanking BamHI recognition sequences. The amplificate was later shortened to 2.4 Kb by EcoRI / BamHI restriction (the fragment contains an internal EcoRI recognition sequence). The 2.4 Kb fragment was cloned into the vector pM1 and completely sequenced. The base vector pM2 ( FIG. 3) was formed, from which all the plasmids described in this application have arisen.

Durch Vergleich mit bekannten Sequenzen aus der rDNA-Einheit von S. cerevisiae konnte das 5S-rmA-Gen innerhalb der klonierten Sequenz nachgewiesen werden. Die 5S-DNA aus H. polymorpha besitzt eine 96%ige Homologie zu dem entsprechenden Gen von S. cerevisiae. Das 5S-Gen befindet sich an Position 958-1079 der Integrations­ sequenz, gezählt von der flankierenden EcoRl-Schnittstelle. Mit diesem Befund und der Kenntnis über die Isolierung der Integrationssequenz konnte die Position des klonierten rDNA-Fragmentes in einem rDNA-Repeat von H. polymorpha festgelegt werden und eine gleichartige Organisation der rDNA-Sequenzen wie in S. cerevisiae angenommen werden. Teilbereiche des ITS2 und der 18S-Sequenz gehen bei der Verkürzung verlo­ ren. Die Position des klonierten Fragmentes in der rDNA-Einheit von H. polymorpha wird in Fig. 1 (C) gezeigt. Seine vollständige Sequenz ist in der nachfolgenden Fig. 2 do­ kumentiert. Die grau schattierte Sequenz zeigt die Lage der 121 bp langen 5S-rDNA.By comparison with known sequences from the rDNA unit of S. cerevisiae, the 5S rmA gene could be detected within the cloned sequence. The 5S DNA from H. polymorpha has a 96% homology to the corresponding gene from S. cerevisiae. The 5S gene is located at position 958-1079 of the integration sequence, counted from the flanking EcoRI interface. With this finding and knowledge of the isolation of the integration sequence, the position of the cloned rDNA fragment in an rDNA repeat of H. polymorpha could be determined and a similar organization of the rDNA sequences as in S. cerevisiae assumed. Portions of the ITS2 and the 18S sequence are lost when shortening. The position of the cloned fragment in the rDNA unit of H. polymorpha is shown in Fig. 1 (C). Its complete sequence is documented in FIG. 2 below. The gray shaded sequence shows the location of the 121 bp long 5S rDNA.

Beispiel 2Example 2 Herstellung der Basis-rDNA-Integrationsvektoren pM2 und pM2APreparation of the basic rDNA integration vectors pM2 and pM2A

Das im vorigen Beispiel beschriebene 2.4 Kb EcoRI/BamHI-rDNA Fragment wurde in einen E. coli I H. polymorpha Shuttle-Vektor pM1 eingebracht, der die folgenden Ele­ mente enthält: HARS1 und MOX-Terminator aus H. polymorpha; ori and ampR aus E. coli. Zwischen HARS1 und MOX-Terminator ist eine Polyklonierungstelle für die Auf­ nahme heterologer Promotor/Genfusionen positioniert. Einige Beispiele der resultieren­ den Integrations/Expressionsvektoren sind in den Beispielen 3 und 4 angegeben. Die integrierte rDNA enhält eine BrsGI, SacI, SnaI und eine Xhol-Erkennungssequenz zur Linearisierung des resultierenden Vektors M2. Der Vektor ist in Fig. 2 dargestellt.The 2.4 Kb EcoRI / BamHI rDNA fragment described in the previous example was introduced into an E. coli I H. polymorpha shuttle vector pM1 which contains the following elements: HARS1 and MOX terminator from H. polymorpha; ori and amp R from E. coli. A polycloning site for the reception of heterologous promoter / gene fusions is positioned between HARS1 and MOX terminator. Some examples of the resulting integration / expression vectors are given in Examples 3 and 4. The integrated rDNA contains a BrsGI, SacI, SnaI and an Xhol recognition sequence for the linearization of the resulting vector M2. The vector is shown in Fig. 2.

Zur Generierung des Grundvektors pM2Δ wurde dder Vektor pM2 mit DraI/AatII verdaut, und das resultierende 8,7 Kb-Fragment nach Entfernen des 3'-Überhanges des AatII­ kohäsiven Endes mit T4-Polymerase religiert. Es entsteht ein verkürzter Shuttle-Vektor ohne ampR. Die Propagierung dieses Vektors und seiner Derivate wurde in dem E.coli- Stamm MC1066 durchgeführt, der Uracil-auxotroph ist, und somit über das Ura3-Gen auf Uracil-Prototrophie selektioniert werden konnte. Der Grundvektor M2Δ ist in Fig. 4 dar­ gestellt.To generate the basic vector pM2Δ, the vector pM2 was digested with DraI / AatII and the resulting 8.7 Kb fragment was religated with T4 polymerase after removal of the 3 ′ overhang of the AatII cohesive end. The result is a shortened shuttle vector without amp R. The propagation of this vector and its derivatives was carried out in the E.coli strain MC1066, which is uracil auxotrophic, and thus could be selected for uracil prototrophy via the Ura3 gene. The basic vector M2Δ is shown in FIG. 4.

Beispiel 3Example 3 Integrations-/Expressionsvektor für die Expression von IacZIntegration / expression vector for the expression of IacZ

Der in Fig. 5 dargestellte Vektor pM2ZT wurde durch Integration einer Expressions­ kassette für das bakterielle lacZ Gen in die Polyklonierungsstelle von pM2 generiert. Als Promotorelement wurde der TPS1-Promotor aus H. polymorpha verwandt (pM2ZT), in Beispiel 4 wurde durch Integration eines geeigneten Fragmentes in pM2 eine Expres­ sionskassette für GFP generiert. Als Promotorelement wurde der TPS1-Promotor aus H. polymorpha verwendet.The vector pM2ZT shown in Fig. 5 was generated by integrating an expression cassette for the bacterial lacZ gene in the polycloning site of pM2. The TPS1 promoter from H. polymorpha (pM2ZT) was used as the promoter element; in Example 4, an expression cassette for GFP was generated by integrating a suitable fragment into pM2. The H. polymorpha TPS1 promoter was used as the promoter element.

Beispiel 4Example 4 Integrations-/Expressionsvektor für die Expression von GPFIntegration / expression vector for the expression of GPF

Der in Fig. 6 dargestellte Vektor pM2GT wurde durch Integration einer Expressionskas­ sette für GFP in die Polyklonierungsstelle von pM2 generiert. Als Promotorelement wurde der TPS1-Promotor aus H. polymorpha verwendet.The vector pM2GT shown in FIG. 6 was generated by integrating an expression cassette for GFP into the polycloning site of pM2. The H. polymorpha TPS1 promoter was used as the promoter element.

Beispiel 5Example 5 Integrations-/Expressionsvektoren für die Expression eines Insulin- und eines Phytase- Gens unter der Kontrolle des TPS1- und des FMD-PromotorsIntegration / expression vectors for the expression of an insulin and a phytase Gene under the control of the TPS1 and FMD promoters

In dem folgenden Beispiel sind weitere Expressionsvektoren beschrieben. Sie sind Deri­ vate von pM2 und pM2Δ und wurden, wie für die Beispiele 3 und 4 gezeigt, durch Inser­ tion eines geeigneten Fragmentes in die Polyklonierungsstelle der beiden Grundvektoren generiert. Sie enthalten Expressionskassetten für die Synthese von Insulin und Phytase. Neben TPS9 wurde der FMD-Promotor als Kontrollelement für die heterologe Gen­ expression eingesetzt. Es wurden folgende Vektoren generiert:
pB11 Derivat von pM2 mit heterologer Expressionskassette für Insulin (FMD- Promotor vor einem Insulin-Gen), H. polymorpha -rDNA-Integrations­ sequenz, HARS1, URA3 (S. cerevisiae), MOX-Terminator, ori, ampR.
pB14 Wie pB11, jedoch mit synthetischem Phytase-Gen anstelle des Insulin- Gens.
pB14X M2Δ-Derivat mit heterologer Expressionskassette. Wie pB14, jedoch ohne ampR
The following example describes further expression vectors. They are derivatives of pM2 and pM2Δ and, as shown for Examples 3 and 4, were generated by inserting a suitable fragment into the polycloning site of the two basic vectors. They contain expression cassettes for the synthesis of insulin and phytase. In addition to TPS9, the FMD promoter was used as a control element for the heterologous gene expression. The following vectors were generated:
pB11 derivative of pM2 with heterologous expression cassette for insulin (FMD promoter before an insulin gene), H. polymorpha rDNA integration sequence, HARS1, URA3 (S. cerevisiae), MOX terminator, ori, amp R.
pB14 Like pB11, but with a synthetic phytase gene instead of the insulin gene.
pB14X M2Δ derivative with heterologous expression cassette. Like pB14, but without amp R

Beispiel 6Example 6 Generierung rekombinanter H. polymorpha-StämmeGeneration of recombinant H. polymorpha strains

Die Transformation von RB11 mit rDNA-Integrationsvektoren verlief nach einem gene­ rellen Prinzip, das für alle hier gezeigten Transformationen gilt. Durch die Restriktion mit einem Enzym, für das nur eine singuläre Schnittstelle innerhalb der Integrationssequenz vorliegt (z. B. Sacl oder Xhol), wurde die Integrationssequenz in zwei endständige Teil­ sequenzen geteilt, die mit entsprechenden Sequenzen auf der rDNA-Einheit homolog rekombinieren können. Für nicht-linearisierte Plasmide konnte bisher keine Integration in die rDNA nachgewiesen werden. Die rDNA-Integrationsvektoren enthielten als Selek­ tionsmarkergen das intakte URA3-Gen aus S. cerevisiae. Die Nutzung eines solchen intakten Genes führt, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird, zu mitotisch sta­ bilen Stämmen, in denen die rekombinante integrierte DNA in 40-50 Kopien vorliegen kann.The transformation of RB11 with rDNA integration vectors proceeded according to a gene real principle that applies to all the transformations shown here. By the restriction with an enzyme for which only a singular interface within the integration sequence is present (e.g. Sacl or Xhol), the integration sequence was in two terminal parts shared sequences that are homologous with corresponding sequences on the rDNA unit can recombine. For non-linearized plasmids, no integration into the rDNA are detected. The rDNA integration vectors contained as Selek tion marker gene the intact URA3 gene from S. cerevisiae. The use of such intact genes, as shown in the examples below, leads to mitotic sta bile strains in which the recombinant integrated DNA is present in 40-50 copies can.

Die Transformation wurde durch Elektroporation durchgeführt (s. Material und Metho­ den). Die Integration in das Genom erfolgt durch Wachstum unter Selektionsdruck über 30 Generationen (YNB-Platten oder Medien, die kein Uracil enthalten). Bei der her­ kömmlichen Methode zur Generierung rekombinanter H. polymorpha-Stämme mit zirku­ lären Plasmiden sind mindestens 80 Generationen Wachstum auf selektiven Medien notwendig (Gatzke et al. 1995). Damit steht bei Nutzung von rDNA-Integrationsvektoren eine gegenüber den etablierten Protokollen einfachere und schnellere Methode zur Ge­ nerierung rekombinanter H. polymorpha-Stämme zur Vertilgung. The transformation was carried out by electroporation (see Material and Metho the). The integration into the genome takes place through growth under selection pressure 30 generations (YNB plates or media that do not contain uracil). At the forth conventional method for generating recombinant H. polymorpha strains with circu Lär plasmids are at least 80 generations of growth on selective media necessary (Gatzke et al. 1995). This means that when using rDNA integration vectors a simpler and faster method of ge compared to the established protocols Generation of recombinant H. polymorpha strains for extermination.  

Beispiel 7Example 7 Transformation mit einem Vektor - Generierung rekombinanter Stämme mit pB14 und deren CharakterisierungTransformation with a vector - generation of recombinant strains with pB14 and their characterization

Die rDNA in H. polymorpha besteht aus ca. 40 aufeinander folgenden Einheiten, die identisch aufgebaut sind (Beispiel 1). Die Länge einer Einheit beträgt ca. 8 Kb. Diese Länge kann durch Hybrisationsexperimente mit rDNA-Sonden ermittelt werden, falls in Restriktionen Enzyme genutzt werden, die nur einmal in einem rDNA-Repeat schneiden. Eines dieser Enzyme ist Bglll. Die Integration ist in eine oder mehrere dieser rDNA-Ein­ heiten möglich.The rDNA in H. polymorpha consists of approx. 40 consecutive units that are constructed identically (Example 1). The length of a unit is approximately 8 Kb. This Length can be determined by hybridization experiments with rDNA probes, if in Restrictions Enzymes are used that cut only once in an rDNA repeat. One of these enzymes is Bglll. The integration is in one or more of these rDNA-Ein possible.

Der Uracil-auxotrophe Stamm RB11 wurde mit pB14 nach der oben beschriebenen Me­ thode transformiert. Die Linearisierung erfolgte durch Sacl. Dadurch wurde das rDNA- Fragment des Vektors auf etwa zwei gleich lange Randsequenzen verteilt. Von den ge­ nerierten rekombinanten Stämmen wird im folgenden ein repräsentatives Beispiel doku­ mentiert. Der Strukturnachweis der in die rDNA integrierten heterologen DNA basiert auf folgenden Vorüberlegungen: Wird ein Enzym verwendet, das im Vektor, aber nicht in der rDNA schneidet (BamHl), und wird dieses zusammen mit Bglll verwendet (schneidet in der rDNA-Einheit, aber nicht im Vektor), so müßten sich Fragmentgrößen identifizieren lassen, die den Übergang von einer rDNA-Repetitionseinheit in eine Vektorkopie anzei­ gen. Für den Fall, daß mehrere Kopien des Vektors an verschiedenen Positionen inte­ griert sind, müßten sich auch sehr lange Überbrückungsfragmente nachweisen lassen, da BamHI nur im Vektor und BgIII nur in der rDNA schneidet. Fig. 7 zeigt diese Ana­ lyse.The uracil auxotrophic strain RB11 was transformed with pB14 according to the method described above. The linearization was done by Sacl. As a result, the rDNA fragment of the vector was distributed over approximately two equally long edge sequences. A representative example of the generated recombinant strains is documented below. The structural detection of the heterologous DNA integrated in the rDNA is based on the following preliminary considerations: If an enzyme is used which cuts in the vector but not in the rDNA (BamHl), and this is used together with Bglll (cuts in the rDNA unit but not in the vector), it would have to be possible to identify fragment sizes which indicate the transition from an rDNA repeating unit into a vector copy. In the event that several copies of the vector are integrated at different positions, very long bridging fragments would also have to be detected, since BamHI only cuts in the vector and BgIII only in the rDNA. Fig. 7 shows this analysis.

Die mit den angegebenen Restriktionsenzymen geschnittene DNA hybridisiert mit der Sonde, die aus der Markierungsreaktion der Integrationssequenz hervorgegangen ist (siehe Material und Methoden). In der Spur mit der BamHI-behandelten DNA ist ein star­ kes Signal bei 7,4 Kb zu erkennen. Dies entspricht dem Vektor-Fragment. In dieser Spur wird noch ein schwach erkennbares Signal bei über 21 Kb sichtbar. Dieses Fragment wird als Überbrückungsfragment interpretiert. In der Spur mit BgIII-behandelter DNA ist ein starkes Signal bei 8 Kb erkennbar, was der Länge einer rDNA-Einheit entspricht. In der Spur mit dem Doppelverdau sind sowohl die rDNA- als auch die Vektor-Signale er­ kennbar. Bei 8,8 Kb und bei 6,7 Kb sind schwache Signale zu sehen, die Übergangs­ fragmente von rDNA in Plasmid-DNA repräsentieren. In der ersten Spur wurde als DNA- Längenstandard die Kilobasenleiter, in der zweiten Spur EcoRI/HindIII-verdaute λ DNA aufgetragen.The DNA cut with the specified restriction enzymes hybridizes with the Probe resulting from the labeling reaction of the integration sequence (see material and methods). In the lane with the BamHI-treated DNA is a star kes signal at 7.4 Kb. This corresponds to the vector fragment. In this track a weakly recognizable signal is still visible at over 21 Kb. This fragment is interpreted as a bridging fragment. On track with BglII-treated DNA a strong signal can be seen at 8 Kb, which corresponds to the length of an rDNA unit. In Both the rDNA and the vector signals are on the double digest track recognizable. At 8.8 Kb and 6.7 Kb weak signals can be seen, the transition represent fragments of rDNA in plasmid DNA. In the first lane, the DNA  Standard length is the kilobase ladder, in the second lane EcoRI / HindIII-digested λ DNA applied.

Daraus ergibt sich folgender Befund: Die heterologe DNA liegt in mindestens zwei Clustern vor. Die Zahl der Plasmid-Kopienzahl pro Cluster muß erheblich mehr als zwei betragen. Zwischen den Plasmid-Clustern liegt mindestens eine intakte rDNA-Einheit. Fig. 8 zeigt die aus der Analyse abgeleitete Struktur.This leads to the following finding: The heterologous DNA is present in at least two clusters. The number of plasmid copies per cluster must be significantly more than two. At least one intact rDNA unit lies between the plasmid clusters. Fig. 8 shows the deduced from the analysis of structure.

Beispiel 8Example 8 Simultane Integration von drei Vektoren in den rDNA-Bereich des Genoms von H. polymorpha und Charakterisierung der resultierenden StämmeSimultaneous integration of three vectors into the rDNA region of the genome H. polymorpha and characterization of the resulting strains

Es sollte die Möglichkeit untersucht werden, mehrere Vektoren mit identischem Basis­ design gleichzeitig in unterschiedlichen Clustern in die rDNA zu integrieren. Dadurch er­ gibt sich die Option, mit geringem Aufwand rekombinante Stämme für die Koproduktion von zwei oder mehr Proteinen bereitzustellen. RB11 wurde deshalb mit den drei Vekto­ ren pM2, pB11 und pB14 (siehe Beispiele 2 und 5) transformiert und die 40 entstande­ nen rekombinanten Stämmen auf das Vorhandensein integrierter Vektoren untersucht. Die Vektoren pB11 und pB14 wurden durch Sacl-Restriktion, pM2 durch Xhol-Restriktion innerhalb der Integrationssequenz linearisiert und in einem Transformations-Ansatz in äquimolaren Mengen eingesetzt. Die drei Vektoren besitzen übereinstimmend die 2,4 Kb lange Integrationssequenz zur homologen Rekombination in den rDNA-Bereich des Ge­ noms von H, polymorpha und das URA3-Gen aus S. cerevisiae (s. Beispiel 1).The possibility should be explored of multiple vectors with an identical basis integrating design into the rDNA in different clusters at the same time. Thereby he gives the option of recombinant strains for co-production with little effort of two or more proteins. RB11 was therefore with the three vectors ren pM2, pB11 and pB14 (see Examples 2 and 5) and the 40 resulting a recombinant strains were examined for the presence of integrated vectors. The vectors pB11 and pB14 were by SacI restriction, pM2 by Xhol restriction linearized within the integration sequence and in a transformation approach in equimolar amounts used. The three vectors have the same 2.4 Kb long integration sequence for homologous recombination in the rDNA region of the Ge noms of H, polymorpha and the URA3 gene from S. cerevisiae (see Example 1).

Die chromosomale DNA der aus dem Ansatz hervorgegangenen rekombinanten Stämme wurde mit Aatll (schneidet in jedem der drei Vektoren nur einmal) geschnitten, die Fragmente in einem Agarosegel aufgetrennt und einer Southern-Blot Analyse unter­ zogen. Als Sonde wurde die Digoxygenin-markierte Integrationssequenz eingesetzt. Durch die Restriktion der heterologen DNA mit einem "single cutter" wurde gewährleistet, das für die Vektoren Fragmente entstehen, die klar zugeordnet werden können, und die mit der Sonde hybridisieren. Fig. 9 zeigt eine Auswahl der analysierten Stämme.The chromosomal DNA of the recombinant strains resulting from the mixture was cut with AatII (cuts only once in each of the three vectors), the fragments were separated in an agarose gel and subjected to Southern blot analysis. The digoxygenin-labeled integration sequence was used as the probe. By restricting the heterologous DNA with a "single cutter" it was ensured that fragments would arise for the vectors which could be clearly assigned and which would hybridize with the probe. Figure 9 shows a selection of the strains analyzed.

Die fett gedruckten Ziffern kennzeichnen die Stämme, die zwei oder drei verschiedene Vektoren gleichzeitig integriert tragen. Bei den Stämmen RB3T-13, RB3T-17 und RB3T- 37 sind auf der Höhe von pM2 und pB14 Signale erkennbar, sie tragen beide Vektoren genomisch integriert. RB3T-19 zeigt für alle drei Vektoren ein Signal. Durch die Restrik­ tion mit AatII erscheint bei der Kontrolle RB11 ein Signal bei 6,5 Kb, welches die rDNA- Einheit repräsentiert und auch bei den rekombinanten Stämmen in Erscheinung tritt. Stamm RB3T-34 zeigt für pB14 eine starke, und für pM2 eine schwächere Bande. Bei diesem rekombinanten Stamm kam es zu einer anderen Kombination der Kointegration. In der letzten Spur ist der DNA-Längenstandard aufgetragen (KBL).The bold digits identify the trunks, the two or three different ones Carry vectors integrated at the same time. For the RB3T-13, RB3T-17 and RB3T- 37 are recognizable at the level of pM2 and pB14, they both carry vectors genomically integrated. RB3T-19 shows a signal for all three vectors. Through the restriction  tion with AatII, a signal at 6.5 Kb appears in the control RB11, which signals the rDNA Represents unity and also appears in the recombinant strains. Strain RB3T-34 shows a strong band for pB14 and a weaker band for pM2. At this recombinant strain had a different combination of cointegration. The DNA length standard (KBL) is plotted in the last lane.

Der Vektor pM2 konnte in 20 Stämmen (No. 1-13, 17, 19, 22, 33-40), pB14 in sieben Stäm­ men (No. 4, 6, 11, 19, 21, 22,34) und pB11 in sieben Stämmen (No. 4, 6, 11, 19, 21, 22, 34) nachgewiesen werden. Es konnten vier rekombinante Stämmen identifiziert werden, in denen zwei verschiedene Vektoren integriert waren (No. 17, 13 und 37 mit pM2 und pB11; No. 34 mit pM2 und pB14). Ein Stamm (No. 19) enthält alle drei Vektoren. Die re­ kombinanten Stämme wurden nach folgender Nomenklatur bezeichnet: RB für H. polymorpha-Stamm RB11; 3T für Transformation von RB11 mit 3 verschiedenen Vektoren.The vector pM2 could be found in 20 strains (No. 1-13, 17, 19, 22, 33-40), pB14 in seven strains men (No. 4, 6, 11, 19, 21, 22,34) and pB11 in seven strains (No. 4, 6, 11, 19, 21, 22, 34) be detected. Four recombinant strains were identified in which two different vectors were integrated (No. 17, 13 and 37 with pM2 and pB11; No. 34 with pM2 and pB14). One strain (No. 19) contains all three vectors. The right Combined strains were designated according to the following nomenclature: RB for H. polymorpha strain RB11; 3T for transforming RB11 with 3 different ones Vectors.

Beispiel 9Example 9 Kopienzahl-Bestimmung der integrierten VektorenCopy number determination of the integrated vectors

Für alle generierten rekombinanten Stämme des in Beispiel 8 beschriebenen Transfor­ mationsansatzes wurden Kopienzahlen zwischen 40 und 50 nachgewiesen. Sie ent­ spricht demnach in etwa der Gesamtzahl der rDNA-Repetitionseinheiten in der rDNA bei H. polymorpha. Bei der Kointegration unterschiedlicher Vektoren teilt sich diese Gesamt­ zahl auf die Kopienzahlen der einzelnen Vektoren auf. Als Beispiel für die Kopienzahl­ bestimmung wurde der Stamm RB3T-19 mit drei verschiedenen integrierten Vektoren gewählt. Für die Hybridisation wurde eine MOX-Terminator Sonde verwendet. Die Se­ quenz für den MOX-Terminator kommt nur einmal im Genom von H, polymorpha vor und findet sich auf allen drei Vektoren. Somit wurde eine Sonde generiert, die sowohl mit den Vektorfragmenten, als auch mit der genuinen "single copy" MOX-Terminator-Sequenz des Wirtes hybridisiert. Die chromosomale DNA von RB3T-19 wurde mit Aatll geschnit­ ten und analysiert. Die geschnittene DNA wurde in definierten Verdünnungsstufen auf­ getragen. Die Stärke des Hybridisationssignals der heterologen Sequenz in den Verdün­ nungen kann mit der des genuinen Gens verglichen werden. Alle drei Signale für die in­ tegrierten Vektoren sind mit abnehmender Intensität in den jeweiligen Verdünnungen zu erkennen. Das Signal für das genuine MOX-Terminator-Fragment ist nur schwach zu erkennen. Die Signale für pB11 und pM2 in der 1/20-Verdünnung entsprechen ungefähr dem MOX-Terminator-Signal. Für pB14 zeigt sich in der 1/5-Verdünnung ein vergleich­ bar starkes Signal. Hieraus ergibt sich die im Text erwähnte Kopienzahl von jeweils 20 für die Vektoren pM2 und pB11, und fünf Kopien für pB14. Für die co-integrierten Vekto­ ren pB11 und pM2 konnte eine Kopienzahl von jeweils 20 ermittelt werden. Für pB14 ergibt sich eine Kopienzahl von 5. Somit wird eine Gesamtkopienzahl für alle drei kointe­ grierten Vektoren von 45 erreicht.For all generated recombinant strains of the Transfor described in Example 8 copy number between 40 and 50 have been demonstrated. You ent therefore corresponds approximately to the total number of rDNA repetition units in the rDNA H. polymorpha. This total is shared when different vectors are integrated number on the number of copies of the individual vectors. As an example of the number of copies The strain RB3T-19 was determined with three different integrated vectors chosen. A MOX terminator probe was used for the hybridization. The Se The MOX terminator sequence occurs only once in the genome of H, polymorpha and can be found on all three vectors. A probe was thus generated which can be used with both Vector fragments, as well as with the genuine "single copy" MOX terminator sequence of the host hybridizes. The chromosomal DNA of RB3T-19 was cut with Aatll and analyzed. The cut DNA was broken down into defined dilution levels carried. The strength of the hybridization signal of the heterologous sequence in the dilutions can be compared with that of the genuine gene. All three signals for the in tegrated vectors increase with decreasing intensity in the respective dilutions detect. The signal for the genuine MOX terminator fragment is only weak detect. The signals for pB11 and pM2 in the 1/20 dilution correspond approximately the MOX terminator signal. A comparison is shown for pB14 in the 1/5 dilution  bar strong signal. This results in the number of 20 copies mentioned in the text for the vectors pM2 and pB11, and five copies for pB14. For the co-integrated vector Ren pB11 and pM2 a copy number of 20 could be determined. For pB14 the result is a copy number of 5. This results in a total number of copies for all three coins free vectors of 45 reached.

Beispiel 10Example 10 Mitotische Stabilität rekombinanter H. polymorpha-StämmeMitotic stability of recombinant H. polymorpha strains

Die mitotische Stabilität rekombinanter Stämme, die durch Transformation von H, polymorpha mit drei rDNA-Integrationsvektoren generiert worden waren, wurde bei­ spielhaft an den Stämmen RB3T-13, RB3T-17, RB3T-19 und RB3T-37 untersucht. Dazu wurden die Stämme über 27 Tage in einer 50 ml Flüssigkultur in nicht-selektivem (YPD) Medium kultiviert. In regelmäßigen Abständen wurden Proben entnommen und gesam­ melt. Die genomische DNA der gesammelten Proben wurde präpariert und nach der Re­ striktion mit Aatll einer Southern Blot-Analyse unterzogen. Als Sonde wurde das AatII/Bg/II MOX-Terminator-Fragment aus dem Vektor pM2 verwendet. Für alle vier re­ kombinanten Stämme konnte die mitotische Stabilität in Southern Blot-Analysen nach­ gewiesen werden. Fig. 11 zeigt das Ergebnis der Southern Blot-Analysen exemplarisch für den Stamm RB3T-19. Die unveränderte Intensität aller Signale für die Vektor-Frag­ mente über den gesamten Zeitraum zeigt die mitotische Stabilität des analysierten Stamms.The mitotic stability of recombinant strains, which had been generated by transforming H, polymorpha with three rDNA integration vectors, was examined in a playful manner on the strains RB3T-13, RB3T-17, RB3T-19 and RB3T-37. For this purpose, the strains were cultivated for 27 days in a 50 ml liquid culture in non-selective (YPD) medium. Samples were taken and collected at regular intervals. The genomic DNA of the collected samples was prepared and subjected to Southern blot analysis after restriction with AatII. The AatII / Bg / II MOX terminator fragment from the vector pM2 was used as the probe. Mitotic stability was demonstrated for all four recombined strains in Southern blot analyzes. Fig. 11 shows the result of Southern blot analysis shows an example for the strain RB3T-19. The unchanged intensity of all signals for the vector fragments over the entire period shows the mitotic stability of the analyzed strain.

Beispiel 11Example 11 Transformation von RB11 mit fünf unterschiedlichen VektorenTransform RB11 with five different vectors

Ziel dieses Experimentes war es, die Zahl der gleichzeitig bei einer Transformation ge­ nutzten Vektoren zu steigern und so eine Obergrenze für eine Kointegration zu bestim­ men. RB11 wurde mit den Vektoren pB11 (10,7 Kb), pB14 (9,7 Kb), pB14X (8,7 Kb), pM2 (8,2 Kb) und pM2X (6,7 Kb) kotransformiert. Die rekombinanten Stämme wurden in Southem Blot-Analysen überprüft. 80 rekombinante Stämme wurden analysiert. Die ge­ nomische DNA der rekombinanten Stämme wurde mit NcoI geschnitten, für das eben­ falls in allen Vektoren nur eine einzige Restriktionsstelle existiert. Als Sonde wurde die Digoxygenin-markierte MOX-Terminator Sequenz eingesetzt. In 66 Fällen war nur eine Vektor-Spezies integriert, in sieben Fällen waren zwei, in sechs Fällen drei und in einem Fall vier der insgesamt fünf Vektoren. Ein Stamm, der alle fünf Vektoren genomisch inte­ griert trug, konnte unter den 80 analysierten rekombinanten Stämmen nicht entdeckt werden. Die Fig. 12 zeigt die Southern Blot-Analyse für vier ausgewählte Stämme, wobei drei dieser Stämme Sequenzen von mindestens einem Integrationsvektor enthal­ ten. Die chromosomale DNA wurde mit Xhol geschnitten. Die Analyse der geschnittenen DNA erfolgte wie in Fig. 11. Stamm RB5T-31 enthält vier unterschiedliche Vektor-Spe­ zies (pM2, pM2X, pB14X und pB11). Das Signal für pBl4 bei 9,7 Kb fällt besonders stark aus. Dies spricht für eine im Vergleich zu den anderen Vektoren wesentlich höhere Ko­ pienzahl.The aim of this experiment was to increase the number of vectors used simultaneously in a transformation and thus to determine an upper limit for cointegration. RB11 was co-transformed with the vectors pB11 (10.7 Kb), pB14 (9.7 Kb), pB14X (8.7 Kb), pM2 (8.2 Kb) and pM2X (6.7 Kb). The recombinant strains were checked in Southem blot analyzes. 80 recombinant strains were analyzed. The genomic DNA of the recombinant strains was cut with NcoI, for which there is also only one restriction site in all vectors. The digoxygenin-labeled MOX terminator sequence was used as the probe. In 66 cases only one vector species was integrated, in seven cases two, in six cases three and in one case four of the total of five vectors. A strain that carried all five vectors genomically integrated could not be found among the 80 recombinant strains analyzed. Figure 12 shows Southern blot analysis for four selected strains, three of which contain sequences from at least one integration vector. The chromosomal DNA was cut with Xhol. The analysis of the cut DNA was carried out as in FIG. 11. Strain RB5T-31 contains four different vector species (pM2, pM2X, pB14X and pB11). The signal for pBl4 at 9.7 Kb is particularly strong. This speaks for a much higher number of copies than the other vectors.

Beispiele 12-15Examples 12-15 Expression verschiedener Reportergene in rekombinanten H. polymorpha-Stämmen, die durch Integration von mindestens einem rDNA-Vektor generiert wurdenExpression of different reporter genes in recombinant H. polymorpha strains, generated by integrating at least one rDNA vector

Nachdem in den vorausgegangenen Beispielen gezeigt wurde, daß eine Kointegration mehrerer verschiedener Vektoren in die rDNA von H. polymorpha zu mitotisch stabilen rekombinanten Stämmen führt, wird in den folgenden Beispielen die Exprimierbarkeit von vier verschiedenen Reporter-Genen nachgewiesen. Als Reporter-Gene wurden GFP, lacZ, ein Gen für eine Insulin-Variante und ein Phytase-Gen gewählt, weil die Detektion der Genprodukte leicht durchzuführen ist. Die Reporter-Gene sind auf den Vektoren pM2GT (GFP) pM2TZ (lacZ), pB11 (Insulin) und pB14 (Phytase) enthalten. Die vier Vektoren wurden jeweils durch Sacl-Restriktion innerhalb der Integrationssequenz linea­ risiert und in äquimolaren Mengen in einen Kotransformationsansatz gegeben. 132 re­ sultierende rekombinante Stämme wurden auf das Vorhandensein der Genprodukte analysiert.After the previous examples showed that cointegration several different vectors into the H. polymorpha rDNA to mitotically stable recombinant strains, the expressibility of four different reporter genes were detected. As reporter genes, GFP, lacZ, a gene for an insulin variant and a phytase gene chosen because of the detection the gene products are easy to carry out. The reporter genes are on the vectors pM2GT (GFP) pM2TZ (lacZ), pB11 (insulin) and pB14 (phytase) included. The four Vectors were each generated by Sacl restriction within the linea integration sequence rized and placed in equimolar amounts in a co-transformation approach. 132 right Resulting recombinant strains were based on the presence of the gene products analyzed.

Beispiel 12Example 12 Expression von lacZ unter der Kontrolle des TPSI-PromotorsExpression of lacZ under the control of the TPSI promoter

Das lacZ-Gen liegt bei dem hier verwendeten Vektor pM2ZT hinter dem TPS1-Promotor aus H. polymorpha. Dieser Promotor wird durch höhere Kultivierungstemperaturen akti­ viert. Bei Wachstum bei 40°C auf YNB-Platten mit Glucose als einziger Kohlenstoffquelle wird der Promotor hinreichend aktiviert. Die Zellen wurden 6 Std. lang bei 40°C in Selek­ tionsmedium kultiviert und dann jeweils 5 µl der Kulturen auf Selektions-Platten getropft. Nach 24 Std. Wachstum wurden die Kolonien mit Hilfe eines X-Gal Overlay-Assay (siehe Material und Methoden) auf β-Galactosidase-Aktivität untersucht. Nach Sstündiger Inku­ bation wurde das Ergebnis dokumentiert (Fig. 13). Eine Schwärzung der Kolonie ent­ spricht einer starken β-Galactosidase Aktivität. Graue Kolonien zeigen mittlere oder schwache Aktivität. 61 der 132 rekombinanten Stämme zeigten p-Galaktosidase-Aktivi­ tät. Dieses Ergebnis wurde in einem Wiederholungsexperiment bestätigt.In the vector pM2ZT used here, the lacZ gene lies behind the TPS1 promoter from H. polymorpha. This promoter is activated by higher cultivation temperatures. When growing at 40 ° C on YNB plates with glucose as the only carbon source, the promoter is sufficiently activated. The cells were cultivated for 6 hours at 40 ° C. in selection medium and then 5 μl of the cultures were dropped onto selection plates. After 24 hours of growth, the colonies were examined for β-galactosidase activity using an X-Gal overlay assay (see material and methods). After an hour of incubation, the result was documented ( Fig. 13). A blackening of the colony corresponds to a strong β-galactosidase activity. Gray colonies show moderate or weak activity. 61 of the 132 recombinant strains showed p-galactosidase activity. This result was confirmed in a repeat experiment.

Beispiel 13Example 13 Expression des Insulin-Gens unter der Kontrolle des FMD-PromotorsExpression of the insulin gene under the control of the FMD promoter

Der eingesetzte Vektor pB14 trägt eine Expressionskassette mit dem Gen für eine Insu­ lin-Variante unter der Kontrolle des FMD-Promotors. Hierfür wurden die Zellen in einer Vorkultur (YNB, 5% Glycerin) 6 Std. bei 37°C inkubiert und je 5 µl davon auf YNB-Platten (2% Glycerin) aufgetropft. Als Kohlenstoffquelle wurde in diesem Fall Glycerin verwen­ det, da das Insulin-Gen unter der Kontrolle des FMD-Promotors steht. Dieser Promotor wird durch Glucose reprimiert und durch Glycerin dereprimiert. Zur Identifikation der In­ sulin-produzierenden Stämme wurde ein immunologischer Filtertest verwendet (siehe Material und Methoden). Nach Entwicklung des Filters zeigen sich Färbungen an den Positionen Insulin-positiver Kolonien (siehe Fig. 14). Die Färbung des Filters ist propor­ tional zur sezernierten Insulin-Menge. Bei 17 der 132 rekombinanten Stämme konnte Sekretion von Insulin gezeigt werden. Auf Filter A in Fig. 14 zeigen vier Stämme eine mäßig starkes Signal. Stamm Nr. 51 und Stamm Nr. 56 zeigen eine schwache Färbung. Stamm Nr. 126 zeigt ein mit der Positivkontrolle vergleichbar starkes Signal. Die Stämme Nr. 80, 94 und 114 zeigen schwache Färbungen.The vector pB14 used carries an expression cassette with the gene for an insulin variant under the control of the FMD promoter. For this purpose, the cells were incubated in a preculture (YNB, 5% glycerol) for 6 hours at 37 ° C. and 5 μl of each was dropped onto YNB plates (2% glycerol). In this case, glycerol was used as the carbon source, since the insulin gene is under the control of the FMD promoter. This promoter is repressed by glucose and derepressed by glycerin. An immunological filter test was used to identify the insulin-producing strains (see material and methods). After the filter had been developed, stains appeared at the positions of insulin-positive colonies (see FIG. 14). The color of the filter is proportional to the amount of insulin secreted. Secretion of insulin was shown in 17 of the 132 recombinant strains. On filter A in Figure 14, four strains show a moderately strong signal. Strain No. 51 and Strain No. 56 show a weak color. Strain No. 126 shows a signal comparable to the positive control. Strains No. 80, 94 and 114 show weak colorations.

Beispiel 14Example 14 FMD-Promotor-kontrollierte Expression eines Phytase-GensFMD promoter-controlled expression of a phytase gene

Der Vektor pB11 trägt das Gen für die con-Phytase unter der Kontrolle des FMD-Pro­ motors. Bei dieser Phytase handelt es sich um ein Mutein (Hoffman La Roche, Basel). Zur Bestimmung der Phytase-Aktivität wurden die Stämme in 3 ml-Übernachtkulturen (YPD, 37°C) herangezogen, und im Kulturüberstand wurde anschließend die Phytase- Aktivität photometrisch bestimmt (siehe Material und Methoden). 20 Stämme zeigten Phytase-Aktivität.The vector pB11 carries the gene for the con-phytase under the control of the FMD-Pro motors. This phytase is a mutein (Hoffman La Roche, Basel). To determine the phytase activity, the strains were grown in 3 ml overnight cultures (YPD, 37 ° C) and the phytase was then Activity determined photometrically (see material and methods). 20 strains showed Phytase activity.

Beispiel 15Example 15 TPS1-Promotor kontrollierte Expression des GFP-GensTPS1 promoter controlled expression of the GFP gene

Der Vektor pM2GT trägt das yEGFP-Gen unter der Kontrolle des TPS1-Promotors aus H. polymorpha. Ist das Reporter-Protein in der rekombinanten Zelle in ausreichenden Mengen akkumuliert, so erfolgt nach Anregung mit Licht der Wellenlänge von 395 nm eine Fluoreszenz mit dem Emmissionsmaximum bei 510 nm (Morise et al., 1974); die Zellen leuchten intensiv grün (siehe Material und Methoden). Die Stämme wurden für 24 Stunden in YNB-Medium bei 37°C inkubiert. Anschließend wurden unter dem Fluo­ reszenz-Mikroskop Stämme mit GFP-Signal identifiziert. Das Experiment wurde insge­ samt dreimal wiederholt und solche Stämme als positiv determiniert, die in allen drei Analysen ein Signal zeigten. Bei 36 der 132 Stämme wurde GFP nachgewiesen.The vector pM2GT carries the yEGFP gene under the control of the TPS1 promoter  H. polymorpha. The reporter protein in the recombinant cell is in sufficient Amounts accumulated, so after excitation with light of the wavelength of 395 nm fluorescence with the emission maximum at 510 nm (Morise et al., 1974); the Cells glow intensely green (see material and methods). The tribes were made for Incubated for 24 hours in YNB medium at 37 ° C. Subsequently, under the fluo Rescence microscope strains identified with GFP signal. The experiment was total repeated three times and such strains determined as positive that in all three Analyzes showed a signal. GFP was detected in 36 of the 132 strains.

Beispiel 16Example 16 Koexpression von unterschiedlichen ReportergenenCoexpression of different reporter genes

Durch Cotransformation mit vier verschiedenen Vektoren wurden die in den Beispielen 12 bis 15 dokumentierten 132 rekombinante Stämme generiert. Alle Stämme wurden auf die Expression der oben beschriebenen Reporter-Gene hin untersucht. 28 zeigten keine Expression. Bei den verbleibenden H. polymorpha-Stämmen scheint eine zufällige Ver­ teilung der Vektoren stattgefunden zu haben. 52 Stämme weisen eine Expression von lacZ auf, das hinter dem in H. polymorpha sehr starken TPS1-Promotor liegt. In 36 Fällen wurde das GFP Gen exprimiert. Auf dem verwendeten Vektor liegt das GFP-Gen ebenfalls hinter dem TPSI-Promotor. Bei 20 Stämme wurde eine Expression des Phytase-Gens, in 17 eine Expression des Insulin-Gens beobachtet. 24 Stämme weisen eine Koexpression von zwei Reportergenen auf. In diesen Fällen wurde das Auftreten aller Kombinationen der vier Reporter-Gene beobachtet. Es wurden zwei rekombinante Stämme entdeckt, die eine Koexpression von drei Reportergenen zeigen: In Stamm RB4T-75 konnte eine Kombination von GFP, lacZ und Insulin, in Stamm RB4T-81 lacZ, Phytase und Insulin nachgewiesen werden.By cotransformation with four different vectors, those in the examples 12 to 15 documented 132 recombinant strains were generated. All the tribes were up the expression of the reporter genes described above was examined. 28 showed none Expression. In the remaining H. polymorpha strains, a random ver division of the vectors. 52 strains have an expression of lacZ, which lies behind the very strong TPS1 promoter in H. polymorpha. In 36 In some cases the GFP gene was expressed. The GFP gene is located on the vector used also behind the TPSI promoter. Expression of the Phytase gene, expression of the insulin gene was observed in 17. 24 tribes show coexpression of two reporter genes. In these cases, the occurrence observed all combinations of the four reporter genes. There were two recombinant Strains discovered that show co-expression of three reporter genes: In strain RB4T-75 could be a combination of GFP, lacZ and insulin, in strain RB4T-81 lacZ, Phytase and insulin can be detected.

Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der Expression von vier Reporter-Genen in rekombinanten H. polymorpha Stämmen. 132 rekombinante Stämme wurden analysiert. Die Stämme, die eine Koexpression mehrerer Reporter Gene zeigen, sind grau unterlegt, Stämme mit der Koexpression von drei Genen durch Rahmung hervorgehoben (+ = starke Expression O = mittlere Expression - = schwache Expression). Table 1 shows an overview of the expression of four reporter genes in recombinant H. polymorpha strains. 132 recombinant strains were analyzed. The tribes, which show a coexpression of several reporter genes are highlighted in gray, strains with the coexpression of three genes is highlighted by framing (+ = strong expression O = medium expression - = weak expression).  

Tabelle 1 Table 1

Beispiel 17Example 17 Stabile Phytase-ProduktionStable phytase production

Ein rekombinanter Stamm, der durch Transformation mit dem Vektor pB14 (FMD-Pro­ motor-kontrollierte Phytase-Produktion) erzeugt worden war, enthielt ca. 40 Kopien der rekombinanten DNA. Die mitotische Stabilität wurde über 100 Generationen Wachstum überprüft. Kulturaliquots zu Beginn der Stabilitätsuntersuchungen und nach 100 Genera­ tionen dienten zum Beimpfen von 3 ml Medium, das 2% Glyzerin als Kohlkenstoffquelle enthielt. Die sezemierte Phytase wurde nach 30stündiger Kultivierung quantifiziert. Die Konzentration wurde in beiden Fällen mit ca. 60 mg/l, bestimmt.A recombinant strain, which was transformed by transformation with the vector pB14 (FMD-Pro motor-controlled phytase production), contained approximately 40 copies of the recombinant DNA. Mitotic stability has been growing over 100 generations checked. Cultural aliquots at the start of stability studies and after 100 genera ions were used to inoculate 3 ml medium, the 2% glycerin as a carbon source contained. The secreted phytase was quantified after 30 hours of cultivation. The In both cases, the concentration was determined to be approximately 60 mg / l.

Literaturliterature

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SEQUENZPROTOKOLL SEQUENCE LOG

Claims (20)

1. Integrationsvektor für die Expression von mindestens einem Protein in einem Wirtsorganismus, insbesondere in einem Pilz, welcher
  • a) mindestens eine rDNA-Sequenz aus Hefe,
  • b) mindestens ein nicht-defizientes Selektionsmarkergen und
  • c) mindestens eine Expressionskassette
umfaßt, wobei die Expressionskassette ein im Wirtsorganismus funktionsfähiges Promotorelement, einen für ein gewünschtes Protein kodierenden Bereich eines heterologen Genes und ein im Wirtsorganismus funktionsfähiges Terminatorelement umfaßt.
1. Integration vector for the expression of at least one protein in a host organism, in particular in a fungus, which
  • a) at least one rDNA sequence from yeast,
  • b) at least one non-deficient selection marker gene and
  • c) at least one expression cassette
The expression cassette comprises a promoter element which is functional in the host organism, a region of a heterologous gene which codes for a desired protein and a terminator element which is functional in the host organism.
2. Integrationsvektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirtsorga­ nismus eine methylotrophe Hefe ist.2. Integration vector according to claim 1, characterized in that the host organ is a methylotrophic yeast. 3. Integrationsvektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe der Gattung Hansenula angehört.3. Integration vector according to claim 2, characterized in that the methylotro phe yeast belongs to the genus Hansenula. 4. Integrationsvektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe Hansenula polymorpha ist.4. Integration vector according to claim 3, characterized in that the methylotro phe yeast is Hansenula polymorpha. 5. Integrationsvektor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine rDNA-Sequenz aus einem Bereich der rDNA einer methylotrophen Hefe stammt, der ein 400 bp langes Fragment des 3'-Bereichs des 25S­ rDNA-Gens und ein 600 bp langes Fragment des 5'-Bereichs des 18S-rDNA-Gens sowie die dazwischen liegenden Sequenzen einschließlich der 5S-rDNA-Sequenz umfaßt.5. Integration vector according to one of claims 1-4, characterized in that at least one rDNA sequence from a region of the rDNA of a methylotrophic Yeast is derived from a 400 bp fragment of the 3 'region of the 25S rDNA gene and a 600 bp fragment of the 5 'region of the 18S rDNA gene and the intervening sequences including the 5S rDNA sequence includes. 6. Integrationsvektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe Hansenula polymorpha ist. 6. Integration vector according to claim 5, characterized in that the methylotro phe yeast is Hansenula polymorpha.   7. Integrationsvektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe Pichia pastoris ist.7. Integration vector according to claim 5, characterized in that the methylotro phe yeast is Pichia pastoris. 8. Integrationsvektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine rDNA-Sequenz aus folgenden Sequenzen ausgewählt wird:
  • a) eine Sequenz nach SEQ ID NO 1;
  • b) ein Fragment der Sequenz nach a), das für die stabile Integration von Se­ quenzen des Vektors in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorga­ nismus, insbesondere einer Hefe geeignet ist;
  • c) eine Sequenz, die mit einer Sequenz nach a) oder b) zu mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% identisch ist;
  • d) eine Sequenz, die mit dem Gegenstrang einer Sequenz nach a) oder b) hybridisiert;
  • e) ein durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehreren Basen erhaltenes Derivat einer Sequenz nach einer der Grup­ pen a) bis c), das für die stabile Integration von Sequenzen des Vektors in hoher Kopienzahl in das Genom eines Wirtsorganismus, insbesondere einer Hefe geeignet ist, und
  • f) eine komplementäre Sequenz zu einer Sequenz nach einer der Gruppen a) bis e).
8. Integration vector according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one rDNA sequence is selected from the following sequences:
  • a) a sequence according to SEQ ID NO 1;
  • b) a fragment of the sequence according to a), which is suitable for the stable integration of sequences of the vector in high copy number into the genome of a host organism, in particular a yeast;
  • c) a sequence which is at least 70%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% identical to a sequence according to a) or b);
  • d) a sequence which hybridizes with the opposite strand of a sequence according to a) or b);
  • e) a derivative of a sequence according to one of groups a) to c) obtained by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more bases, which is used for the stable integration of sequences of the vector in high copy number into the genome of a host organism, a yeast is particularly suitable, and
  • f) a sequence complementary to a sequence according to one of groups a) to e).
9. Integrationsvektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein zusätzliches Selektionsmarkergen für E. coli umfaßt.9. Integration vector according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises an additional selection marker gene for E. coli. 10. Integrationsvektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Länge zwischen 7 und 12 Kb.10. Integration vector according to one of claims 1 to 9 with a length between 7 and 12 Kb. 11. Wirtsorganismus, der mindestens einen Integrationsvektor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 10 stabil im Genom integriert umfaßt. 11. Host organism which has at least one integration vector according to one of the claims che 1 to 10 stably integrated in the genome.   12. Wirtsorganismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Hefe ist.12. Host organism according to claim 11, characterized in that it is a yeast. 13. Wirtsorganismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefe eine methylotrophe Hefe ist.13. Host organism according to claim 12, characterized in that the yeast a is methylotrophic yeast. 14. Wirtsorganismus nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe der Gattung Hansenula angehört.14. Host organism according to claim 13, characterized in that the methylotro phe yeast belongs to the genus Hansenula. 15. Wirtsorganismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die methylotro­ phe Hefe Hansenula polymorpha ist.15. Host organism according to claim 14, characterized in that the methylotro phe yeast is Hansenula polymorpha. 16. Wirtsorganismus, der durch stabile Integration von einem oder mehreren Integra­ tionsvektoren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in das Genom einer Hefe erhält­ lich ist.16. Host organism, which through stable integration of one or more integra tion vectors according to one of claims 1 to 10 in the genome of a yeast is. 17. Wirtsorganismus nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Integra­ tion mehrerer Vektoren, die voneinander unterschiedliche Expressionkassetten um­ fassen, erhältlich ist.17. Host organism according to claim 16, characterized in that it by Integra tion of several vectors, the mutually different expression cassettes around grasp, is available. 18. Verfahren zur Herstellung von einem oder mehreren Proteinen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Wirtsorganismus nach einem der Ansprüche 11 bis 17 in an sich bekannter Weise kultiviert und das erzeugte Protein gewonnen wird.18. Process for the production of one or more proteins, characterized thereby records that a host organism according to one of claims 11 to 17 in itself cultivated in a known manner and the protein produced is obtained. 19. Verwendung eines Integrationsvektors nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Her­ stellung von einem oder mehreren Proteinen in einem Wirtsorganismus, vorzugs­ weise in einer Hefe.19. Use of an integration vector according to one of claims 1 to 10 provision of one or more proteins in a host organism, preferably wise in a yeast. 20. Verwendung eines Wirtsorganismus nach einem der Ansprüche 11 bis 17 zur Her­ stellung von einem oder mehreren Proteinen.20. Use of a host organism according to one of claims 11 to 17 provision of one or more proteins.
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