[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2520808C2 - Method of identifying improved protein versions - Google Patents

Method of identifying improved protein versions Download PDF

Info

Publication number
RU2520808C2
RU2520808C2 RU2009149662/10A RU2009149662A RU2520808C2 RU 2520808 C2 RU2520808 C2 RU 2520808C2 RU 2009149662/10 A RU2009149662/10 A RU 2009149662/10A RU 2009149662 A RU2009149662 A RU 2009149662A RU 2520808 C2 RU2520808 C2 RU 2520808C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
property
sequence
enzyme
substitutions
Prior art date
Application number
RU2009149662/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009149662A (en
Inventor
Вольфганг Эле
Луис Густаво КАСКАО-ПЕРЕЙРА
МЛ Джеймс Т КЕЛЛИС
Эндрю ШО
Original Assignee
ДАНИСКО ЮЭс, ИНК., ДЖЕНЕНКОР ДИВИЖН
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 ДАНИСКО ЮЭс, ИНК., ДЖЕНЕНКОР ДИВИЖН filed Critical ДАНИСКО ЮЭс, ИНК., ДЖЕНЕНКОР ДИВИЖН
Priority claimed from PCT/US2008/007114 external-priority patent/WO2008153935A2/en
Publication of RU2009149662A publication Critical patent/RU2009149662A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520808C2 publication Critical patent/RU2520808C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of identifying improved protein versions. The method includes testing a multitude of protein versions with single substitutions in the first test of the first property and in the second test of the second property. The parent protein property is given a value 1.0 in each test. The favourable first or second property possesses a value, exceeding 1.0, and extremely unfavourable first or second property has a value less than approximately 0.80. The said parent protein represents protease. The first property is stability, the second property is washing efficiency. Identification of substitution and introduction of the substitution into the protein to obtain the protein with multiple substitutions are carried out. The substitution does not interact in a three-dimensional structure of the said parent protein, and one of the substitutions contains a change of the total charge, equal to 0, -1 or -2 with respect to the parent protein, and, at least, one of the substitutions contains the change of the total charge, equal to +1 or +2 with respect to the parent protein. The protein version with multiple changes in the first and second tests is tested and the said protein version is identified.
EFFECT: invention makes it possible to obtain the protein version with improved stability and washing efficiency.
14 cl, 6 dwg, 6 tbl, 7 ex

Description

Перекрестные ссылки на связанные заявкиCross references to related applications

Настоящая заявка испрашивает приоритет временных патентных заявок США №№ 60/933307, 60/933331 и 60/933312, поданных 6 июня 2007, включенных, таким образом, в качестве ссылки в полном объеме.This application claims the priority of provisional US patent applications Nos. 60/933307, 60/933331 and 60/933312, filed June 6, 2007, included, therefore, by reference in full.

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к способам конструирования белков с целью оптимизации их эффективности при определенных интересующих окружающих условиях. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности при конкретных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности и/или стабильности при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их стабильности при хранении, конкретно при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов ферментов (например, металлопротеаз) с целью получения вариантов фермента, которые проявляют улучшенную эффективность и/или стабильность в моющих составах по сравнению с начальным или родительским ферментом.The present invention relates to methods for constructing proteins in order to optimize their effectiveness under certain environmental conditions of interest. In some embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity under specific environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity and / or stability under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their storage stability, particularly under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of surface charges of enzymes (e.g. metalloproteases) to produce enzyme variants that exhibit improved efficiency and / or stability in detergent compositions compared to the initial or parent enzyme .

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Свойства белков, функционирующих вне их естественного окружения, часто являются субоптимальными. Например, ферменты (например, протеазы, липазы, амилазы, целлюлазы и т.д.) часто используются для очистки материи от краски в детергентах для стирки, которые типично включают сложное сочетание активных ингредиентов. Фактически, большинство продуктов для очистки содержат систему поверхностно-активных веществ, отбеливатели, моющие компоненты, гасители мыльной пены, грязесуспендирующие компоненты, грязеотталкивающие компоненты, оптические отбеливатели, смягчители, дисперсанты, соединения, подавляющие перенос красителя, абразивы, бактерициды и отдушки, а также ферменты для очистки. Таким образом, несмотря на сложность современных детергентов, существует множество красок, удалить которые полностью сложно, отчасти из-за субоптимальной эффективности фермента. Несмотря на многие исследования, направленные на разработку ферментов, в данной области сохраняется потребность в способах создания белков для конкретных применений и условий. Фактически, в данной области сохраняется потребность в способах для быстрой и систематической адаптации электростатических свойств других с целью оптимизации их эффективности в коммерческих применениях. В частности, в данной области сохраняется потребность в способах создания промышленно пригодных ферментов, включая в качестве неограничивающих примеров липазы, амилазы, кутиназы, маннаназы, оксидоредуктазы, целлюлазы, пектиназы, протеазы и другие ферменты, для того, чтобы обеспечить улучшенную активность, стабильность и растворимость в очищающих растворах.The properties of proteins that function outside their natural environment are often suboptimal. For example, enzymes (e.g., proteases, lipases, amylases, cellulases, etc.) are often used to clean matter from paint in laundry detergents, which typically include a complex combination of active ingredients. In fact, most cleaning products contain a surfactant system, bleaches, detergents, soap foam dampers, dirt-suspending components, dirt-repellent components, optical brighteners, softeners, dispersants, compounds that inhibit dye transfer, abrasives, bactericides and perfumes, as well as enzymes for the cleaning. Thus, despite the complexity of modern detergents, there are many paints that are completely difficult to remove, partly due to the suboptimal efficiency of the enzyme. Despite many studies aimed at the development of enzymes, in this area there remains a need for methods of creating proteins for specific applications and conditions. In fact, there remains a need in the art for methods for quickly and systematically adapting the electrostatic properties of others in order to optimize their effectiveness in commercial applications. In particular, there remains a need in the art for methods for creating industrially suitable enzymes, including but not limited to lipase, amylase, cutinase, mannanase, oxidoreductase, cellulase, pectinase, protease and other enzymes, in order to provide improved activity, stability and solubility in cleaning solutions.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способам конструирования белков с целью оптимизации их эффективности при конкретных интересующих окружающих условиях. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности при конкретных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности и/или стабильности при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их стабильности при хранении, конкретно при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов ферментов (например, металлопротеаз) с целью получения вариантов фермента, которые проявляют улучшенную эффективность и/или стабильность в моющих составах по сравнению с начальным или родительским ферментом.The present invention relates to methods for constructing proteins in order to optimize their effectiveness under specific environmental conditions of interest. In some embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity under specific environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity and / or stability under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their storage stability, particularly under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of the surface charges of enzymes (e.g. metalloproteases) in order to obtain enzyme variants that exhibit improved efficiency and / or stability in detergent compositions compared to the initial or parent an enzyme.

Настоящее изобретение относится к способам производства улучшенных вариантов белков, содержащим: тестирование первого свойства множества вариантов белков с единичными заменами в первом тесте и второго свойства во втором тесте, где свойство родительского белка представляет собой заданное значение, равное 1,0, в каждом тесте, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим 1,0, и чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,80 или в некоторых предпочтительных вариантах осуществления, приблизительно менее чем 0,60; идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связана с благоприятным первым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным вторым свойством; идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связаны с благоприятным вторым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным первым свойством; введение замены из предыдущей стадии в белок для получения варианта белка с множественными заменами. В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно содержат тестирование варианта белка с множественными заменами в первом тесте и втором тесте, где улучшенный вариант белка достигает значения, превышающего 1,0, как в первом, так и во втором указанных тестах, или значения, превышающего 1,0, в первом тесте, и значения от 0,80 до 1,0 во втором тесте. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, способы дополнительно содержат производство улучшенного варианта белка(ов). В некоторых вариантах осуществления первое и второе свойства обладают отрицательной корреляцией. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим приблизительно 1,2. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,40. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, первое свойство представляет собой стабильность, и второе свойство представляет собой эффективность стирки. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, стабильность включает в себя стабильность в детергенте и эффективность стирки включает в себя эффективность отстирывания крови-молока-чернил (КМЧ) в детергенте. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, белок представляет собой нейтральную металлопротеазу. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, родительский белок представляет собой зрелую форму нейтральной металлопротеазы дикого типа, тогда как в других вариантах осуществления вариант получен из нейтральной металлопротеазы из семейства Bacillaceae. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, вариант получен из нейтральной металлопротеазы рода Bacillus. Еще в дополнительных вариантах осуществления эффективность стирки тестируют в порошке или жидком моющем составе, обладающем pH между 5 и 12,0. В некоторых дополнительных вариантах осуществления эффективность стирки тестируют в холодной воде с жидким детергентом, обладающим основным pH. Еще в дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1 или -2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе, тогда как в некоторых альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное +1 или +2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе. Не планируется, что стадии ограничиваются точным перечисленным выше порядком, так как любой подходящий порядок находит применение в настоящем изобретении. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, улучшенный вариант протеазы обладает изменением суммарного заряда, равным +1 или +2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе. Еще в дополнительных вариантах осуществления, замены находятся в позициях в родительской нейтральной металлопротеазе, обладающей доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 50%. В других дополнительных вариантах осуществления, одна или несколько позиций в родительской нейтральной металлопротеазе представляют собой позиции, обладающие доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 65%. The present invention relates to methods for producing improved protein variants, comprising: testing the first property of a plurality of protein variants with single substitutions in the first test and the second property in the second test, where the property of the parent protein is a predetermined value of 1.0, in each test, favorable the first or second property has a value greater than 1.0, and the excessively unfavorable first or second property has a value of less than about 0.80, or in some preferred Rianta embodiment, less than about 0.60; identifying a substitution in at least one protein variant with single substitutions that is associated with a favorable first property and which is not associated with an excessively unfavorable second property; identifying a substitution in at least one protein variant with single substitutions that is associated with a favorable second property and which is not associated with an overly unfavorable first property; introducing a substitution from a previous step into a protein to produce a multiple-protein variant. In some embodiments, the methods further comprise testing a protein variant with multiple substitutions in a first test and a second test, wherein the improved protein variant reaches a value in excess of 1.0 in both the first and second specified tests, or a value in excess of 1.0 , in the first test, and values from 0.80 to 1.0 in the second test. In some further embodiments, the methods further comprise producing an improved variant of the protein (s). In some embodiments, the first and second properties are negatively correlated. In some further embodiments, the favorable first or second property has a value in excess of about 1.2. In some additional embodiments, the overly unfavorable first or second property has a value of approximately less than 0.40. In some preferred embodiments, the first property is stability, and the second property is washing efficiency. In some particularly preferred embodiments, stability includes stability in the detergent and washing efficiency includes the efficiency of washing off blood-milk-ink (CMP) in the detergent. In some further preferred embodiments, the protein is a neutral metalloprotease. In some additional embodiments, the parent protein is a mature form of a wild-type neutral metalloprotease, while in other embodiments, the variant is derived from a neutral metalloprotease from the Bacillaceae family. In some particularly preferred embodiments, the embodiment is derived from a neutral metalloprotease of the genus Bacillus . In still further embodiments, the washing efficiency is tested in a powder or liquid detergent composition having a pH between 5 and 12.0. In some further embodiments, the washing efficiency is tested in cold water with a liquid detergent having a basic pH. In still further embodiments, at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 with respect to the parent neutral metalloprotease, while in some alternative embodiments, at least one of the substitutions contains a change total charge equal to +1 or +2 with respect to the parent neutral metalloprotease. It is not intended that the steps be limited to the exact order listed above, since any suitable order finds use in the present invention. In some preferred embodiments, the improved protease variant has a total charge change of +1 or +2 with respect to the parent neutral metalloprotease. In still further embodiments, the substitutions are at positions in the parent neutral metalloprotease having a solvent accessible surface (DRP) of approximately greater than 50%. In other further embodiments, one or more positions in the parent neutral metalloprotease are positions having a solvent accessible surface (DRP) of greater than about 65%.

Настоящее изобретение относится к способам производства улучшенных вариантов протеазы, содержащим: тестирование первого свойства множества вариантов протеазы с единичными заменами в первом тесте и второго свойства во втором тесте, где свойство родительской протеазы представляет собой заданное значение, равное 1,0, в каждом тесте, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим 1,0, и чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,80 или в некоторых предпочтительных вариантах осуществления приблизительно менее чем 0,60; идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов протеазы с единичными заменами, которые связаны с благоприятным первым свойством и которые не связаны с чрезмерно неблагоприятным вторым свойством; идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов протеазы с единичными заменами, которые связаны с благоприятным вторым свойством и которые не связаны с чрезмерно неблагоприятным первым свойством; введение замены из предыдущей стадии в протеазу, чтобы получить вариант протеазы с множественными заменами. В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно содержат тестирование варианта протеазы с множественными заменами в первом тесте и втором тесте, где улучшенный вариант протеазы достигает значения, превышающего 1,0, как в первом, так и во втором тестах, или значения, превышающего 1,0, в первом тесте, и значения от 0,80 до 1,0 во втором тесте. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, способы дополнительно содержат производство улучшенного варианта протеазы(з). В некоторых вариантах осуществления первое и второе свойства обладают отрицательной корреляцией. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, благоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно больше чем 1,2. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,40. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, первое свойство представляет собой стабильность, и второе свойство представляет собой эффективность стирки. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, стабильность содержит стабильность в детергенте и эффективность стирки содержит эффективность отстирывания крови-молока-чернил (КМЧ) в детергенте. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, протеаза представляет собой нейтральную металлопротеазу. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, родительская протеаза представляет собой зрелую форму нейтральной металлопротеазы дикого типа, тогда как в других вариантах осуществления вариант получен из нейтральной металлопротеазы семейства Bacillaceae. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, вариант получен из нейтральной металлопротеазы рода Bacillus. Еще в дополнительных вариантах осуществления эффективность стирки тестируют в порошке или жидком моющем составе, обладающем pH между 5 и 12,0. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, эффективность стирки тестируют в холодной воде с жидким детергентом, обладающим основным pH. Еще в дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1 или -2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе, тогда как в некоторых альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное +1 или +2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе. Не планируется, что стадии ограничиваются точным перечисленным выше порядком, так как любой подходящий порядок находит применение в настоящем изобретении. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, улучшенный вариант протеазы обладает изменением суммарного заряда, равного +1 или +2 по отношению к родительской нейтральной металлопротеазе. Еще в дополнительных вариантах осуществления, замены находятся в позициях в родительской нейтральной металлопротеазе, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 50%. В других дополнительных вариантах осуществления, одна или несколько позиций в родительской нейтральной металлопротеазе представляют собой позиции, обладающие доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 65%. Настоящее изобретение также относится к белкам с множественными заменами, произведенным с помощью способов, изложенных в настоящем документе. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к вариантам нейтральной металлопротеазы, произведенных способом, изложенным в настоящем документе. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к вариантам протеазы, содержащим замену в позиции остатка, соответствующей позиции остатка 83 нейтральной металлопротеазы Bacillus, приведенной как SEQ ID NO:3. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, замена содержит замену L83K. Также предоставлены варианты NprE, содержащие сочетания замен, выбранных из группы, состоящей из: i) 4K-45K-50R-54K-59K-90K-129I-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-244S-265P-269H-285R-296E; 45K-50R-59K-90K-1291-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-244S-265P-285R; 45K-59K-90K-129I-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-265P-285R; и 59K-90K-129I-179P-190L-199E-214Q-220E-265P-285R. The present invention relates to methods for producing improved protease variants, comprising: testing the first property of a plurality of protease variants with single substitutions in the first test and the second property in the second test, where the property of the parent protease is a predetermined value of 1.0, in each test, favorable the first or second property has a value in excess of 1.0, and the excessively unfavorable first or second property has a value of less than about 0.80, or in some preferences nnny options for implementation of approximately less than 0.60; identifying a substitution in at least one protease variant with single substitutions that are associated with a favorable first property and which are not associated with an excessively unfavorable second property; identifying a substitution in at least one protease variant with single substitutions that are associated with a favorable second property and which are not associated with an overly unfavorable first property; introducing a substitution from a previous step into a protease to obtain a protease variant with multiple substitutions. In some embodiments, the methods further comprise testing a protease variant with multiple substitutions in the first test and second test, where the improved protease variant reaches a value in excess of 1.0 in both the first and second tests, or a value in excess of 1.0, in the first test, and values from 0.80 to 1.0 in the second test. In some further embodiments, the methods further comprise producing an improved variant of the protease (h). In some embodiments, the first and second properties are negatively correlated. In some further embodiments, the favorable first or second property has a value of approximately greater than 1.2. In some additional embodiments, the overly unfavorable first or second property has a value of approximately less than 0.40. In some preferred embodiments, the first property is stability, and the second property is washing efficiency. In some particularly preferred embodiments, the stability comprises stability in the detergent and the washing efficiency comprises the efficiency of washing off blood-milk-ink (CMP) in the detergent. In some further preferred embodiments, the protease is a neutral metalloprotease. In some additional embodiments, the parent protease is a mature form of a wild-type neutral metalloprotease, while in other embodiments, the variant is derived from a neutral metalloprotease of the Bacillaceae family. In some particularly preferred embodiments, the embodiment is derived from a neutral metalloprotease of the genus Bacillus . In still further embodiments, the washing efficiency is tested in a powder or liquid detergent composition having a pH between 5 and 12.0. In some further embodiments, the washing efficiency is tested in cold water with a liquid detergent having a basic pH. In still further embodiments, at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 with respect to the parent neutral metalloprotease, while in some alternative embodiments, at least one of the substitutions contains a change total charge equal to +1 or +2 with respect to the parent neutral metalloprotease. It is not intended that the steps be limited to the exact order listed above, since any suitable order finds use in the present invention. In some preferred embodiments, the improved protease variant has a total charge change of +1 or +2 with respect to the parent neutral metalloprotease. In still further embodiments, the substitutions are at positions in the parent neutral metalloprotease having a solvent accessible surface (DRP) of approximately greater than 50%. In other further embodiments, one or more positions in the parent neutral metalloprotease are positions having a solvent accessible surface (DRP) of greater than about 65%. The present invention also relates to proteins with multiple substitutions made using the methods described herein. In some preferred embodiments, the present invention relates to neutral metalloprotease variants produced by the method described herein. In some particularly preferred embodiments, the present invention provides protease variants comprising a substitution at the residue position corresponding to the residue position 83 of the Bacillus neutral metalloprotease shown as SEQ ID NO: 3. In some further preferred embodiments, the replacement comprises an L83K replacement. NprE variants are also provided containing combinations of substitutions selected from the group consisting of: i) 4K-45K-50R-54K-59K-90K-129I-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-244S-265P-269H- 285R-296E; 45K-50R-59K-90K-1291-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-244S-265P-285R; 45K-59K-90K-129I-138L-179P-190L-199E-214Q-220E-265P-285R; and 59K-90K-129I-179P-190L-199E-214Q-220E-265P-285R.

Настоящее изобретение также относится к выделенным полинуклеотидам, кодирующим варианты протеазы, изложенные в настоящем документе. Кроме того, настоящее изобретение относится к экспрессирующим векторам, содержащим полинуклеотид, изложенный в настоящем документе, в функциональном сочетании с промотором. В настоящем изобретении также предоставлены клетки-хозяева, трансформированные экспрессирующим вектором(ами), предоставленным в настоящем документе. Настоящее изобретение также относится к чистящим композициям, содержащим варианты протеазы, произведенные с помощью способов по настоящему изобретению.The present invention also relates to isolated polynucleotides encoding the protease variants set forth herein. In addition, the present invention relates to expression vectors containing the polynucleotide set forth herein, in functional combination with a promoter. The present invention also provides host cells transformed with the expression vector (s) provided herein. The present invention also relates to cleaning compositions containing protease variants produced by the methods of the present invention.

Настоящее изобретение относится к способам производства улучшенных вариантов белков, содержащим: a) тестирование множества вариантов белков с единичными заменами в первом тесте первого свойства и второго свойства во втором тесте, где свойство родительского белка представляет собой заданное значение, равное 1,0, в каждом тесте, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим 1,0, и чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,80; b) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связана с благоприятным первым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным вторым свойством; c) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связана с благоприятным вторым свойствам и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным первым свойством; и d) введение замены из стадии b) и замены из стадии c) в белок, чтобы получить вариант белка с множественными заменами. В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно содержат стадию e) тестирования варианта белка с множественными заменами в первом тесте и втором тесте, где улучшенный вариант белка достигает значения, превышающего 1,0, как в первом, так и во втором тестах, или значения, превышающего 1,0 в первом тесте, и значения от 0,80 до 1,0 во втором тесте.The present invention relates to methods for producing improved protein variants, comprising: a) testing a plurality of protein variants with single substitutions in the first test of the first property and the second property in the second test, where the property of the parent protein is a predetermined value of 1.0 in each test , a favorable first or second property has a value in excess of 1.0, and an excessively unfavorable first or second property has a value of less than approximately 0.80; b) identification of a substitution in at least one variant protein with single substitutions that is associated with a favorable first property and which is not associated with an excessively unfavorable second property; c) identifying a substitution in at least one variant protein with single substitutions that is associated with a favorable second property and which is not associated with an overly unfavorable first property; and d) introducing a substitution from step b) and a substitution from step c) into a protein to obtain a variant protein with multiple substitutions. In some embodiments, the methods further comprise the step of e) testing a protein variant with multiple substitutions in the first test and second test, where the improved protein variant reaches a value in excess of 1.0 in both the first and second tests, or in excess of 1 , 0 in the first test, and values from 0.80 to 1.0 in the second test.

В некоторых вариантах осуществления белок представляет собой фермент, выбранный из группы, состоящей из протеазы, амилазы, целлюлазы, полиэстеразы, эстеразы, липазы, кутиназы, пектиназы, оксидазы, трансферазы, каталазы и алкалазы. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, фермент представляет собой протеазу или амилазу. В некоторых вариантах осуществления первое и второе интересующие свойства содержат два или более свойства, выбранные из группы, состоящей из связывания субстрата, ингибирования фермента, экспрессии, стабильности в детергенте, тепловой стабильности; скорости реакции; степени завершенности реакции; тепловой активности; разжижения крахмала; разложения биомассы, осахаривания, гидролиза эфира, ферментативного отбеливания, эффективности стирки и модификации текстиля. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, способы дополнительно содержат производство улучшенного варианта белка. В некоторых вариантах осуществления первое и второе свойства обладают отрицательной корреляцией. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения благоприятные первое или второе свойство обладает значением приблизительно больше чем 1,2, и/или чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением менее чем приблизительно 0,60. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, первое свойство представляет собой стабильность, и второе свойство представляет собой эффективность стирки. В поднаборе этих вариантов осуществления, стабильность содержит стабильность в детергенте, и эффективность стирки содержит эффективность отстирывания крови-молока-чернил (КМЧ) в детергенте. В некоторых вариантах осуществления первое свойство представляет собой экспрессию белка, и второе свойство представляет собой ферментативную активность. В поднаборе этих вариантов осуществления, ферментативная активность содержит эффективность отстирывания рисового крахмала в детергенте. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, протеаза выбрана из группы, состоящей из нейтральной металлопротеазы, сериновой протеазы и субтилизина. В поднаборе этих вариантов осуществления, нейтральная металлопротеаза представляет собой нейтральную металлопротеазу семейства Bacillaceae. В некоторых образцовых вариантах осуществления, нейтральная металлопротеаза из рода Bacillus (например, NprE B. subtilis). В дополнительных вариантах осуществления амилаза представляет собой α-амилазу семейства Bacillaceae. В образцовых вариантах осуществления, α-амилаза из рода Bacillus (например, AmyS B. stearothermophilus). В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, эффективность стирки тестируют в порошке или жидком моющем составе, обладающем pH между 5 и 12,0, и/или холодной воде с жидким детергентом, обладающим основным pH. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1 или -2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равного +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит, по меньшей мере, две замены, первую с изменением суммарного заряда, равным 0, -1 или -2 по отношению к родительскому ферменту; и вторую с изменением суммарного заряда, равным +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна замена содержит от одной до 20 (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20) замен. В некоторых вариантах осуществления улучшенный вариант фермента обладает изменением суммарного заряда, равного -2, -1, 0, +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых вариантах осуществления замены находятся в позициях в родительском ферменте, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 25%, приблизительно больше чем 50% или приблизительно больше чем 65%. Также настоящим изобретением предоставлены выделенные полинуклеотиды, кодирующие варианты фермента, изложенные в настоящем документе. В дополнительных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к экспрессирующему вектору, содержащему полинуклеотид в функциональном сочетании с промотором. В некоторых вариантах осуществления предоставлены клетки-хозяева, содержащие экспрессирующий вектор. В дополнительных вариантах осуществления предоставлены чистящие композиции, которые содержат варианты фермента, произведенные с использованием способов по настоящему изобретению.In some embodiments, the protein is an enzyme selected from the group consisting of protease, amylase, cellulase, polyesterase, esterase, lipase, cutinase, pectinase, oxidase, transferase, catalase and alkalase. In some preferred embodiments, the enzyme is a protease or amylase. In some embodiments, the first and second properties of interest comprise two or more properties selected from the group consisting of substrate binding, enzyme inhibition, expression, detergent stability, thermal stability; reaction rates; degree of completion of the reaction; thermal activity; starch thinners; decomposition of biomass, saccharification, hydrolysis of ether, enzymatic bleaching, washing efficiency and textile modification. In some particularly preferred embodiments, the methods further comprise producing an improved variant of the protein. In some embodiments, the first and second properties are negatively correlated. In some embodiments, the beneficial first or second property has a value of approximately greater than 1.2, and / or the excessively unfavorable first or second property has a value of less than approximately 0.60. In some preferred embodiments, the first property is stability, and the second property is washing efficiency. In a subset of these embodiments, stability comprises stability in the detergent, and washing efficiency comprises the efficiency of washing off blood-milk-ink (CMP) in the detergent. In some embodiments, the first property is protein expression, and the second property is enzymatic activity. In a subset of these embodiments, the enzymatic activity comprises the washing efficiency of rice starch in the detergent. In some preferred embodiments, the protease is selected from the group consisting of neutral metalloprotease, serine protease, and subtilisin. In a subset of these embodiments, the neutral metalloprotease is a neutral metalloprotease of the Bacillaceae family. In certain exemplary embodiments, a neutral metalloprotease from the genus Bacillus (e.g., B. subtilis NprE). In further embodiments, the amylase is α-amylase of the Bacillaceae family. In exemplary embodiments, α-amylase from the genus Bacillus (e.g., AmyS B. stearothermophilus ). In some preferred embodiments, the washing efficiency is tested in a powder or liquid detergent composition having a pH between 5 and 12.0 and / or cold water with a liquid detergent having a basic pH. In some embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 with respect to the parent enzyme. In some embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to +1 or +2 with respect to the parent enzyme. In some preferred embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises at least two substitutions, the first with a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 with respect to the parent enzyme; and the second with a change in the total charge equal to +1 or +2 with respect to the parent enzyme. In some embodiments, the implementation of at least one replacement contains from one to 20 (for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 , 17, 18, 19 or 20) substitutions. In some embodiments, an improved variant of the enzyme has a change in total charge of -2, -1, 0, +1, or +2 with respect to the parent enzyme. In some embodiments, the substitutions are at positions in the parent enzyme having a solvent accessible surface (DRP) of about more than 25%, about more than 50%, or about more than 65%. The present invention also provides isolated polynucleotides encoding the enzyme variants set forth herein. In further embodiments, the present invention relates to an expression vector comprising a polynucleotide in functional combination with a promoter. In some embodiments, host cells comprising an expression vector are provided. In further embodiments, cleaning compositions are provided that comprise enzyme variants produced using the methods of the present invention.

Настоящее изобретение относится к способам производства улучшенных вариантов белков, содержащим в функциональном порядке: a) тестирование первого свойства множества вариантов белков с единичными заменами в первом тесте и второго свойства во втором тесте, где свойство родительского белка представляет собой заданное значение, равное 1,0, в каждом тесте, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим 1,0, и чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,80; b) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связана с благоприятным первым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным вторым свойством; c) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белков с единичными заменами, которая связана с благоприятным вторым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным первым свойством; и d) введение замены из стадии b) и замены из стадии c) в белок, чтобы получить вариант белка с множественными заменами, где вариант белка с множественными заменами является улучшенным вариантом белка. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, способы дополнительно содержат: стадию e) тестирования варианта белка с множественными заменами в первом тесте и втором тесте, где улучшенный вариант белка достигает значения, превышающего 1,0, как в первом, так и во втором тестах, или значения, превышающего 1,0 в первом тесте, и значения от 0,80 до 1,0 во втором тесте. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, родительский белок представляет собой фермент, где улучшенные варианты белков являются ферментами. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, фермент выбран из протеаз, амилаз, целлюлаз, полиэстераз, эстераз, липаз, кутиназ, пектиназ, оксидаз, трансфераз и каталаз. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, фермент представляет собой протеазу или амилазу. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, первое и второе интересующие свойства содержат два или более из группы, состоящей из связывания субстрата, ингибирования фермента, экспрессии, стабильности в детергенте, тепловой стабильности, скорости реакции, степени завершенности реакции, тепловой активности, разжижения крахмала, разложения биомассы, осахаривания, гидролиза эфира, ферментативного отбеливания, эффективности стирки и модификации текстиля. В некоторых других дополнительных вариантах осуществления, способы дополнительно содержат стадию производства улучшенного варианта белка. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, первое и второе свойства обладают отрицательной корреляцией. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, благоприятное первое или второе свойство обладают значением приблизительно больше чем 1,2. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,60. В некоторых других дополнительных вариантах осуществления, чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением приблизительно менее чем 0,40. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, первое свойство представляет собой стабильность, и второе свойство представляет собой эффективность стирки. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, стабильность содержит стабильность в моющих составах и эффективность стирки содержит эффективность отстирывания крови-молока-чернил (КМЧ). В некоторых других дополнительных вариантах осуществления, эффективность стирки тестируют в порошке или жидком моющем составе, обладающем pH между приблизительно 5 и приблизительно 12. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, эффективность стирки тестируют в холодной воде с жидким детергентом, обладающим основным pH. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, первое свойство представляет собой экспрессию белка, и второе свойство представляет собой ферментативную активность. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, протеаза выбрана из нейтральных металлопротеаз и сериновых протеаз. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, сериновая протеаза представляет собой субтилизин. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, нейтральная металлопротеаза представляет собой нейтральную металлопротеазу, полученную из члена семейства Bacillaceae. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, амилаза представляет собой α-амилазу, полученную из члена семейства Bacillaceae. В некоторых дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1, или -2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых других дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1 или -2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых дополнительных альтернативных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых других дополнительных вариантах осуществления, улучшенный вариант фермента обладает изменением суммарного заряда, равным +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, замены находятся в позициях в родительском ферменте, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 25%. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, замены находятся в позициях в родительском ферменте, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) приблизительно больше чем 50%, приблизительно больше чем 65%. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, родительский фермент представляет собой фермент дикого типа.The present invention relates to methods for producing improved protein variants, comprising, in functional order: a) testing the first property of a plurality of protein variants with single substitutions in the first test and the second property in the second test, where the property of the parent protein is a predetermined value of 1.0, in each test, a favorable first or second property has a value in excess of 1.0, and an excessively unfavorable first or second property has a value of less than approximately 0.80; b) identification of a substitution in at least one variant protein with single substitutions that is associated with a favorable first property and which is not associated with an excessively unfavorable second property; c) identification of a substitution in at least one variant protein with single substitutions that is associated with a favorable second property and which is not associated with an overly unfavorable first property; and d) introducing a substitution from step b) and a substitution from step c) into a protein to obtain a multiple-substitution protein variant, wherein the multiple-substitution protein variant is an improved protein variant. In some preferred embodiments, the methods further comprise: step e) testing a protein variant with multiple substitutions in the first test and second test, wherein the improved protein variant reaches a value greater than 1.0 in both the first and second tests, or exceeding 1.0 in the first test, and values from 0.80 to 1.0 in the second test. In some further embodiments, the parent protein is an enzyme, wherein the improved protein variants are enzymes. In some further embodiments, the enzyme is selected from proteases, amylases, cellulases, polyesterases, esterases, lipases, cutinases, pectinases, oxidases, transferases and catalases. In some particularly preferred embodiments, the enzyme is a protease or amylase. In some additional embodiments, the first and second properties of interest comprise two or more of the group consisting of substrate binding, enzyme inhibition, expression, detergent stability, thermal stability, reaction rate, degree of completion of the reaction, thermal activity, liquefaction of starch, decomposition of biomass , saccharification, ether hydrolysis, enzymatic bleaching, washing efficiency and textile modification. In some other further embodiments, the methods further comprise the step of producing an improved variant of the protein. In some further embodiments, the first and second properties are negatively correlated. In some particularly preferred embodiments, the favorable first or second property has a value of approximately greater than 1.2. In some additional preferred embodiments, the overly unfavorable first or second property has a value of approximately less than 0.60. In some other additional embodiments, the overly unfavorable first or second property has a value of approximately less than 0.40. In some preferred embodiments, the first property is stability, and the second property is washing efficiency. In some particularly preferred embodiments, the stability comprises stability in detergent formulations and the washing efficiency comprises the efficiency of washing off blood-milk-ink (CMP). In some other additional embodiments, the washing efficiency is tested in a powder or liquid detergent composition having a pH between about 5 and about 12. In some additional preferred embodiments, the washing efficiency is tested in cold water with a liquid detergent having a basic pH. In some further embodiments, the first property is protein expression, and the second property is enzymatic activity. In some further embodiments, the protease is selected from neutral metalloproteases and serine proteases. In some particularly preferred embodiments, the serine protease is subtilisin. In some further embodiments, the neutral metalloprotease is a neutral metalloprotease derived from a member of the Bacillaceae family. In some alternative embodiments, the amylase is an α-amylase derived from a member of the Bacillaceae family. In some additional embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 relative to the parent enzyme. In some alternative embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to +1 or +2 with respect to the parent enzyme. In some other additional embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to 0, -1, or -2 relative to the parent enzyme. In some additional alternative embodiments, the implementation of at least one of the substitutions comprises a change in the total charge equal to +1 or +2 relative to the parent enzyme. In some other additional embodiments, the implementation, an improved version of the enzyme has a change in the total charge equal to +1 or +2 relative to the parent enzyme. In some alternative embodiments, the substitutions are at positions in the parent enzyme having a solvent accessible surface (DRP) of greater than about 25%. In some preferred embodiments, the substitutions are at positions in the parent enzyme having a solvent accessible surface (DRP) of more than about 50%, about more than 65%. In some particularly preferred embodiments, the parent enzyme is a wild-type enzyme.

Настоящее изобретение также относится к чистящим композициям, содержащим улучшенный вариант белка, произведенный в соответствии со способами, изложенными в настоящем документе.The present invention also relates to cleaning compositions containing an improved version of the protein produced in accordance with the methods described herein.

Настоящее изобретение также относится к выделенным вариантам нейтральной металлопротеазы, обладающим аминокислотной последовательностью, содержащей, по меньшей мере, одну замену аминокислоты, выполненную в позиции, эквивалентной позиции в нейтральной металлопротеазе, содержащей аминокислотную последовательность, изложенную в SEQ ID NO:3. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна замена выполнена в позиции, эквивалентной позиции 83 аминокислотной последовательности, изложенной в SEQ ID NO:3. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, замена представляет собой L83K.The present invention also relates to isolated neutral metalloprotease variants having an amino acid sequence containing at least one amino acid substitution made at a position equivalent to that of a neutral metalloprotease containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3. In some preferred embodiments, the implementation of at least one substitution is made at a position equivalent to position 83 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3. In some particularly preferred embodiments, the substitution is L83K.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1A показана относительная специфическая гидролитическая активность для BODIPY-крахмала по отношению к экспрессии комбинаторной зарядовой библиотеки (КЗБ) AmyS-S242Q во встряхиваемых пробирках.On figa shows the relative specific hydrolytic activity for BODIPY-starch with respect to the expression of the combinatorial charge library (KZB) AmyS-S242Q in shake tubes.

На фиг.1B показана относительная активность очистки на микрообразцах с рисовым крахмалом в TIDE 2× по отношению к экспрессии КЗБ AmyS-S242Q во встряхиваемых пробирках. FIG. 1B shows the relative purification activity on rice starch microsamples in TIDE 2 × with respect to the expression of AmyS-S242Q KZB in shake tubes.

На фиг.2A показана относительная экспрессия во встряхиваемых пробирках по отношению к относительному изменению суммарного заряда для КЗБ AmyS-S242Q.FIG. 2A shows the relative expression in shake tubes relative to the relative change in total charge for the AmyS-S242Q KZB.

На фиг.2B показана относительная гидролитическая активность для BODIPY-крахмала по отношению к относительному изменению суммарного заряда для КЗБ AmyS-S242Q.2B shows the relative hydrolytic activity for BODIPY starch with respect to the relative change in total charge for the AmyS-S242Q KZB.

На фиг.3A показана относительная экспрессия во встряхиваемых пробирках по отношению к относительному изменению суммарного заряда для КЗБ AmyS-S242Q.FIG. 3A shows the relative expression in shake tubes relative to the relative change in total charge for the AmyS-S242Q KZB.

На фиг.3B показана активность очистки микрообразцов с рисовым крахмалом по отношению к относительному изменению суммарного заряда для КЗБ AmyS-S242Q.FIG. 3B shows the purification activity of micro starch with rice starch with respect to the relative change in total charge for the AmyS-S242Q KZB.

Общее описание изобретенияGeneral Description of the Invention

Настоящее изобретение относится к способам конструирования белков с целью оптимизации их эффективности при конкретных интересующих окружающих условиях. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности при конкретных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности и/или стабильности при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их стабильности при хранении, конкретно при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов ферментов (например, металлопротеаз) с целью получения вариантов фермента, которые проявляют улучшенную эффективность и/или стабильность в моющих составах по сравнению с начальным или родительским ферментом. The present invention relates to methods for constructing proteins in order to optimize their effectiveness under specific environmental conditions of interest. In some embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity under specific environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity and / or stability under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their storage stability, particularly under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of the surface charges of enzymes (e.g. metalloproteases) in order to obtain enzyme variants that exhibit improved efficiency and / or stability in detergent compositions compared to the initial or parent an enzyme.

Протеаза субтилизин является основным ферментом, используемым в детергентах для стирки и возможно наиболее широко используемым ферментом в мире. Отмечалось, что поверхностные электростатические эффекты могут модулировать каталитическую активность субтилизина (см., например, Russell and Fersht, Nature 328:496-500 [1987]). Совсем недавно были открыты мутации, которые участвуют в изменении суммарного заряда субтилизина и имеют сильное влияние на эффективность стирки в детергентах (см., например, EP патент № 0479870 B1). Полагалось, что это положительное воздействие является результатом сдвига pI (изоэлектрической точки) субтилизина в сторону pH моющего раствора. Однако последняя работа показала, что это заключение не всегда является применимым (см., например, патент США № 6673590 B1). Как указано в этом патенте, влияние зарядовых мутаций в субтилизине сильно зависит от концентрации детергента, причем мутации, снижающие pI родительского субтилизина, предоставляют фермент, который более эффективен при низкой концентрации детергента, и мутации, повышающие pI, предоставляют фермент, который более эффективен при высокой концентрации детергента. Это обладает значительной выгодой, так как концентрация детергента в моющих растворах значительно меняется в мировом масштабе. Таким образом, специалистам в данной области становится понятно, что существует оптимальная pI субтилизина для эффективной стирки, которая зависит от pH и концентрации детергента в моющем растворе. Описывались дальнейшие попытки увеличения активности субтилизина в детергентах для стирки (см. патентную заявку США № 2005/0221461). К удивлению было обнаружено, что варианты субтилизина, обладающие таким же суммарным электростатическим зарядом, как у родительского субтилизина, обладают повышенной эффективностью стирки в условиях мытья как с высокой, так и с низкой концентрацией детергента. Protease subtilisin is the main enzyme used in laundry detergents and possibly the most widely used enzyme in the world. It has been noted that surface electrostatic effects can modulate the catalytic activity of subtilisin (see, for example, Russell and Fersht, Nature 328: 496-500 [1987]). More recently, mutations have been discovered that are involved in changing the total charge of subtilisin and have a strong influence on the washing efficiency in detergents (see, for example, EP Patent No. 0479870 B1). It was believed that this positive effect is the result of a shift in pI (isoelectric point) of subtilisin towards the pH of the washing solution. However, recent work has shown that this conclusion is not always applicable (see, for example, US patent No. 6673590 B1). As indicated in this patent, the effect of charge mutations in subtilisin is highly dependent on the concentration of detergent, with mutations that reduce the pI of the parent subtilisin provide an enzyme that is more effective at a low concentration of detergent, and mutations that increase the pI provide an enzyme that is more effective at a high detergent concentration. This has significant benefits, as the concentration of detergent in detergent solutions varies significantly on a global scale. Thus, it will be apparent to those skilled in the art that there is an optimal pI of subtilisin for effective washing, which depends on pH and the concentration of detergent in the washing solution. Further attempts to increase subtilisin activity in laundry detergents have been described (see US Patent Application No. 2005/0221461). Surprisingly, it was found that subtilisin variants having the same total electrostatic charge as the parent subtilisin have increased washing efficiency under washing conditions with both high and low detergent concentrations.

Если не указано иначе, осуществление настоящего изобретения на практике затрагивает общепринятые способы, которые являются общеупотребительными в конструировании белков, молекулярной биологии, микробиологии и рекомбинантной ДНК, которые известны специалистам в данной области. Такие способы известны специалистам в данной области и описаны во множестве текстов и справочных работ, хорошо известных профессионалам в данной области. Все патенты, патентные заявки, статьи и публикации, отмеченные в настоящем документе как выше, так и ниже, настоящим явно включены в настоящий документ в качестве ссылки по причине того, что они содержат уместные сведения, относящиеся к способам и композициям, предоставленным настоящим изобретением. Unless otherwise indicated, practicing the present invention involves conventional methods that are commonly used in the construction of proteins, molecular biology, microbiology, and recombinant DNA, which are known to those skilled in the art. Such methods are known to those skilled in the art and are described in a variety of texts and reference works well known to those skilled in the art. All patents, patent applications, articles, and publications noted herein above and below are hereby expressly incorporated herein by reference because they contain relevant information regarding the methods and compositions provided by the present invention.

Пока в настоящем документе не установлено обратное, все технические и научные термины, использованные в настоящем документе, обладают таким же значением, в каком обычно их понимает специалист в области, к которой принадлежит это изобретение. Хотя любые способы и материалы, схожие или эквивалентные способам и материалам, описываемым в настоящем документе, находят применение в осуществлении настоящего изобретения на практике, некоторые предпочтительные способы и материалы описаны в настоящем документе. Таким образом, термины, которые определены непосредственно ниже, описаны более полно по отношению к описанию в целом. Unless otherwise stated herein, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as those commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although any methods and materials similar or equivalent to the methods and materials described herein find use in practicing the present invention, some preferred methods and materials are described herein. Thus, the terms that are defined immediately below are described more fully in relation to the description as a whole.

Так же, как используется в настоящем документе, единственное число включает множественное число до тех пор, пока в контексте не будет ясно указано обратное. Числовые диапазоны включают в себя числа, определяющие этот диапазон. Если не указано иначе, нуклеиновые кислоты записаны слева направо в направлении от 5' к 3'; аминокислотные последовательности записаны слева направо в направлении от амино- к карбокси-концу соответственно. Следует понимать, что это изобретение не ограничено конкретными описанными способами, протоколами и реактивами, так как они могут меняться в зависимости от контекста, в котором их используют специалисты в данной области.As used herein, the singular includes the plural until the contrary is clearly indicated in the context. Numeric ranges include numbers that define this range. Unless otherwise indicated, nucleic acids are written from left to right in the direction from 5 ′ to 3 ′; amino acid sequences are written from left to right in the direction from the amino to the carboxy terminus, respectively. It should be understood that this invention is not limited to the specific methods, protocols, and reagents described, as they may vary depending on the context in which they are used by those skilled in the art.

Предполагается, что каждое максимальное числовое ограничение, заданное на всем протяжении этого описания, включает каждое нижнее числовое ограничение, как если бы такие нижние числовые ограничения были явно прописаны в настоящем документе. Каждое минимальное числовое ограничение, заданное на всем протяжении этого описания, будет включать каждое верхнее числовое ограничение, как если бы такие верхние числовые ограничения были явно прописаны в настоящем документе. Каждый числовой диапазон, заданный на всем протяжении этого описания, будет включать каждый более узкий числовой диапазон, который попадает в пределы такого более широкого числового диапазона, как если бы все такие более узкие числовые диапазоны были явно прописаны в настоящем документе. It is intended that each maximum numerical limitation set throughout this description includes each lower numerical limitation, as if such lower numerical limitations were expressly written herein. Each minimum numerical limitation set throughout this description will include each upper numerical limitation, as if such upper numerical limitations were expressly written herein. Each numerical range defined throughout this description will include each narrower numerical range that falls within such a wider numerical range, as if all such narrower numerical ranges were expressly written herein.

Кроме того, заголовки, предоставленные в настоящем документе, не являются ограничениями для различных аспектов или вариантов осуществления изобретения, которые могут иметь место по отношению к описанию в целом. Таким образом, термины, определенные непосредственно ниже, более полно определены по отношению к описанию в целом. Тем не менее, для того чтобы облегчить понимание изобретения, определенное количество терминов определено ниже.In addition, the headers provided herein are not limiting of the various aspects or embodiments of the invention that may occur in relation to the entire description. Thus, the terms defined directly below are more fully defined in relation to the description as a whole. However, in order to facilitate understanding of the invention, a certain number of terms are defined below.

ОпределенияDefinitions

Как используется в настоящем документе, термины «протеаза» и «протеолитическая активность» относятся к белку или пептиду, проявляющему способность к гидролизу пептидов или субстратов, обладающих пептидными связями. Для измерения протеолитической активности существует множество хорошо известных процедур (см., например, Kalisz, «Microbial Proteases», In: Fiechter (ed.), Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology [1988]). Например, протеолитическую активность можно установить с помощью сравнительных анализов, в которых анализируют способность соответствующей протеазы гидролизовать коммерческий субстрат. Образцовые субстраты, пригодные для такого анализа протеазы или протеолитической активности, включают в качестве неограничивающих примеров диметилказеин (Sigma C-9801), бычий коллаген (Sigma C-9879), бычий эластин (Sigma E-1625) и бычий кератин (ICN Biomedical 902111). Колориметрические тесты, использующие эти субстраты, хорошо известны в данной области (см., например, WO 99/3401 1; и патент США № 6376450). The pNA assay (см., например, Del Mar et al, Anal. Biochem, 99:316-320 [1979]) также находят применение при определении активной концентрации фермента для фракций, собранных в процессе градиентного элюирования. В этом анализе измеряют скорость, с которой p-нитроанилин высвобождается при гидролизе ферментом растворимого синтетического субстрата, сукцинил-аланин-аланин-пролин-фенилаланин-p-нитроанилида (sAAPF-pNA). Скорость развития желтой окраски в результате реакции гидролиза измеряют при 410 нм на спектрофотометре и она пропорциональна активной концентрации фермента. Кроме того, измерение оптической плотности при 280 нм можно использовать для определения общей концентрации белка. Отношение активного фермента к общему белку дает чистоту фермента.As used herein, the terms “protease” and “proteolytic activity” refer to a protein or peptide exhibiting the ability to hydrolyze peptides or substrates having peptide bonds. There are many well-known procedures for measuring proteolytic activity (see, for example, Kalisz, Microbial Proteases, In: Fiechter (ed.), Advances in Biochemical Engineering / Biotechnology [1988]). For example, proteolytic activity can be established using comparative assays that analyze the ability of the corresponding protease to hydrolyze a commercial substrate. Exemplary substrates suitable for such a protease or proteolytic activity assay include, but are not limited to, dimethyl casein (Sigma C-9801), bovine collagen (Sigma C-9879), bovine elastin (Sigma E-1625), and bovine keratin (ICN Biomedical 902111) . Colorimetric tests using these substrates are well known in the art (see, for example, WO 99/3401 1; and US Patent No. 6376450). The pNA assay (see, for example, Del Mar et al, Anal. Biochem, 99: 316-320 [1979]) also find use in determining the active concentration of an enzyme for fractions collected during gradient elution. This assay measures the rate at which p-nitroaniline is released by enzyme hydrolysis of a soluble synthetic substrate, succinyl-alanine-alanine-proline-phenylalanine-p-nitroanilide (sAAPF-pNA). The rate of development of yellow color as a result of the hydrolysis reaction is measured at 410 nm on a spectrophotometer and it is proportional to the active concentration of the enzyme. In addition, the measurement of optical density at 280 nm can be used to determine the total protein concentration. The ratio of active enzyme to total protein gives the purity of the enzyme.

Как используется в настоящем документе, термины «протеаза ASP», «протеаза ASP» и «ASP», относятся к сериновым протеазам, описываемым в настоящем документе и описанным в патенте США, серийный № заявки 10/576331). В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, протеаза ASP представляет собой протеазу, обозначенную в настоящем документе как протеаза 69B4, полученная из штамма 69B4 Cellulomonas. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления термин «протеаза 69B4» относится к встречающейся в природе зрелой протеазе, полученной из штамма 69B4 Cellulomonas (DSM 16035). В альтернативных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к фрагментам протеазы ASP.As used herein, the terms “ASP protease”, “ASP protease” and “ASP” refer to the serine proteases described herein and described in US Patent Serial No. 10/576331). In some preferred embodiments, the ASP protease is a protease designated herein as 69B4 protease derived from Cellulomonas strain 69B4 . Thus, in preferred embodiments, the term “protease 69B4” refers to a naturally occurring mature protease derived from Cellulomonas strain 69B4 (DSM 16035). In alternative embodiments, the present invention provides ASP protease fragments.

Термин «гомологи протеазы Cellulomonas» относится к встречающимся в природе протеазам, обладающим аминокислотными последовательностями, в значительной степени идентичными зрелой протеазе, полученной из штамма 69B4 Cellulomonas, или полинуклеотидной последовательности, которая кодирует такие встречающиеся в природе протеазы, и эти протеазы сохраняют функциональные характеристики сериновой протеазы, кодируемой такими нуклеиновыми кислотами. В некоторых вариантах осуществления эти гомологи протеазы обозначают как «целлюломонадины». The term “Cellulomonas protease homologs” refers to naturally occurring proteases having amino acid sequences substantially identical to the mature protease derived from Cellulomonas strain 69B4 , or the polynucleotide sequence that encodes such naturally occurring proteases, and these proteases retain the functional characteristics of the serine protease encoded by such nucleic acids. In some embodiments, these protease homologues are referred to as "cellulomonadins."

Как используются в настоящем документе, термины «вариант ASP», «вариант протеазы ASP» и «вариант протеазы 69B» используют по отношению к протеазам, которые схожи с ASP дикого типа, в частности их функцией, но обладают мутациями в своей аминокислотной последовательности, которые отличают их последовательность от протеазы дикого типа.As used herein, the terms “ASP variant”, “ASP protease variant” and “Protease 69B variant” are used with respect to proteases that are similar to wild-type ASPs, in particular their function, but have mutations in their amino acid sequence that distinguish their sequence from wild-type protease.

Как используется в настоящем документе, «Cellulomonas ssp.» относится ко всем видам рода «Cellulomonas», которые являются грамположительными бактериями, систематизированными в качестве членов семейства Cellulomonadaceae, подотряда Micrococcineae, отряда Actinomycetales, класса Actinobacteria. Установлено, что род Cellulomonas продолжает подвергаться таксономической реорганизации. Таким образом, предполагается, что род включает виды, которые были пересистематизированы. As used herein, “ Cellulomonas ssp.” Refers to all species of the “ Cellulomonas ” genus, which are gram-positive bacteria systematized as members of the Cellulomonadaceae family, Micrococcineae suborder, Actinomycetales order, Actinobacteria class. It was established that the genus Cellulomonas continues to undergo taxonomic reorganization. Thus, it is assumed that the genus includes species that have been re-systematized.

Как используется в настоящем документе, «Streptomyces ssp.» относится ко всем видам рода «Streptomyces», которые являются грамположительными бактериями, систематизированным в качестве членов семейства Streptomycetaceae, подотряда Streptomycineae, отряда Actinomycetales, класса Actinobacteria. Установлено, что род Streptomyces продолжает подвергаться таксономической реорганизации. Таким образом, предполагается, что род включает в себя виды, которые были пересистематизированы.As used herein, «Streptomyces ssp.» Refers to all species of the genus «Streptomyces», which are Gram-positive bacteria, systematized as members of the family Streptomycetaceae, suborder Streptomycineae, the order Actinomycetales, class Actinobacteria. It was established that the genus Streptomyces continues to undergo taxonomic reorganization. Thus, it is assumed that the genus includes species that have been re-systematized.

Как используется в настоящем документе, «род Bacillus» включает все виды рода «Bacillus», известные специалистам в данной области, включая в качестве неограничивающих примеров B. subtilis, B. licheniformis, B. lentus, B. brevis, B. stearothermophilus, B. alkalophilus, B. amyloliquefaciens, B. clausii, B. halodurans, B. megaterium, B. coagulans, B. circulans, B. lautus и B. thuringiensis. Установлено, что род Bacillus продолжает подвергаться таксономической реорганизации. Таким образом, предполагается, что род включает в себя виды, которые были пересистематизированы, включая в качестве неограничивающих примеров такие организмы, как B. stearothermophilus, который теперь называется «Geobacillus stearothermophilus». Производство устойчивых эндоспор в присутствии кислорода сочли определяющим признаком рода Bacillus, хотя эта характеристика также применима к недавно названным Alley clobacillus, Amphibacillus, Aneurinibacillus, Anoxybacillus, Brevibacillus, Filobacillus, Gracilibacillus, Halobacillus, Paenibacillus, Salibacillus, Thermobacillus, Ureibacillus и Virgibacillus. As used herein, the "genus Bacillus " includes all species of the genus " Bacillus " known to those skilled in the art, including but not limited to B. subtilis , B. licheniformis , B. lentus , B. brevis , B. stearothermophilus , B . alkalophilus , B. amyloliquefaciens, B. clausii , B. halodurans , B. megaterium , B. coagulans , B. circulans , B. lautus and B. thuringiensis . It has been established that the genus Bacillus continues to undergo taxonomic reorganization. Thus, it is assumed that the genus includes species that have been re-systematized, including but not limited to organisms such as B. stearothermophilus , now called “Geo bacillus stearothermophilus ”. Sustainable production of endospores in the presence of oxygen considered the defining feature of the genus Bacillus, although this characteristic also applies to the recently named Alley clobacillus, Amphibacillus, Aneurinibacillus, Anoxybacillus , Brevibacillus, Filobacillus, Gracilibacillus, Halobacillus, Paenibacillus, Salibacillus, Thermobacillus, Ureibacillus and Virgibacillus.

Термины «полинуклеотид» и «нуклеиновая кислота», используемые в настоящем документе взаимозаменяемо, относятся к полимерной форме нуклеотидов любой длины, или рибонуклеотидов, или дезоксирибонуклеотидов. Эти термины включают в качестве неограничивающих примеров одно-, двух- или трехцепочечные ДНК, геномную ДНК, кДНК, РНК, ДНК-РНК гибриды или полимер, содержащий пуриновые и пиримидиновые основания, или другие природные, химически, биохимически модифицированные, ненатуральные нуклеотидные основания или их производные. Приведены неограничивающие примеры полинуклеотидов: гены, фрагменты генов, фрагменты хромосом, EST, экзоны, интроны, мРНК, тРНК, рРНК, рибозимы, кДНК, рекомбинантные полинуклеотиды, разветвленные полинуклеотиды, плазмиды, векторы, выделенные ДНК с любой последовательностью, выделенные РНК с любой последовательностью, зонды из нуклеиновых кислот и праймеры. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотиды содержат модифицированные нуклеотиды, такие как метилированные нуклеотиды и нуклеотидные аналоги, урацил, другие сахара и связывающие группы, такие как фторрибоза и тиоат, и ветвящиеся нуклеотиды. В альтернативных вариантах осуществления, последовательность нуклеотидов прерывается ненуклеотидными компонентами.The terms “polynucleotide” and “nucleic acid” used interchangeably herein refer to the polymeric form of nucleotides of any length, or ribonucleotides, or deoxyribonucleotides. These terms include, but are not limited to, single, double, or triple stranded DNA, genomic DNA, cDNA, RNA, DNA-RNA hybrids or a polymer containing purine and pyrimidine bases, or other natural, chemically, biochemically modified, non-natural nucleotide bases or their derivatives. Non-limiting examples of polynucleotides are provided: genes, gene fragments, chromosome fragments, EST, exons, introns, mRNAs, tRNAs, rRNAs, ribozymes, cDNAs, recombinant polynucleotides, branched polynucleotides, plasmids, vectors isolated with any DNA sequence, isolated with any RNA sequence from , nucleic acid probes and primers. In some embodiments, polynucleotides comprise modified nucleotides, such as methylated nucleotides and nucleotide analogs, uracil, other sugars and linking groups, such as fluorribose and thioate, and branching nucleotides. In alternative embodiments, the nucleotide sequence is interrupted by non-nucleotide components.

Как используется в настоящем документе, термины «ДНК конструкция» и «трансформирующая ДНК» используют взаимозаменяемо по отношению к ДНК, используемой для введения последовательностей в клетку-хозяина или организм. ДНК может быть создана in vitro с помощью ПЦР или любого другого пригодного способа(ов), известного для этих целей в данной области. В особенно предпочтительных вариантах осуществления ДНК конструкция содержит интересующую последовательность (например, в виде вводимой последовательности). В некоторых вариантах осуществления последовательность функционально связана с дополнительными элементами, такими как управляющие элементы (например, промоторы и т.д.). ДНК конструкция может дополнительно содержать селективный маркер. Она может дополнительно содержать вводимую последовательность, фланкированную гомологичными фрагментами. В дополнительном варианте осуществления трансформирующая ДНК содержит другие негомологичные последовательности, добавленные на концах (например, спейсерные последовательности или фланкирующие последовательности). В некоторых вариантах осуществления концы вводимой последовательности замкнуты так, чтобы трансформирующая ДНК образовывала замкнутое кольцо. Трансформирующие последовательности могут быть дикого типа, мутантными или модифицированными. В некоторых вариантах осуществления ДНК конструкция содержит последовательности, гомологичные хромосоме клетки-хозяина. В других вариантах осуществления ДНК конструкция содержит негомологичные последовательности. Когда ДНК конструкция собрана in vitro, ее можно использовать для: 1) вставки гетерологичных последовательностей в требуемую последовательность-мишень клетки-хозяина; и/или 2) мутирования области хромосомы клетки-хозяина (т.е. замещения эндогенной последовательности гетерологичной последовательностью) и/или 3) удаления намеченных генов; и/или введения реплицирующейся плазмиды в хозяйский организм.As used herein, the terms “DNA construct” and “transforming DNA” are used interchangeably with respect to DNA used to introduce sequences into a host cell or organism. DNA can be created in vitro by PCR or any other suitable method (s) known for this purpose in this field. In particularly preferred embodiments, the DNA construct contains the sequence of interest (for example, as an input sequence). In some embodiments, the sequence is operably linked to additional elements, such as control elements (e.g., promoters, etc.). The DNA construct may further comprise a selective marker. It may further comprise an input sequence flanked by homologous fragments. In a further embodiment, the transforming DNA contains other non-homologous sequences added at the ends (e.g., spacer sequences or flanking sequences). In some embodiments, the ends of the introduced sequence are closed so that the transforming DNA forms a closed ring. Transforming sequences may be wild-type, mutant, or modified. In some embodiments, the DNA construct contains sequences homologous to the chromosome of the host cell. In other embodiments, the DNA construct comprises non-homologous sequences. When the DNA construct is assembled in vitro , it can be used to: 1) insert heterologous sequences into the desired target sequence of the host cell; and / or 2) mutating the region of the chromosome of the host cell (i.e., replacing the endogenous sequence with a heterologous sequence) and / or 3) removing the targeted genes; and / or introducing a replicating plasmid into the host organism.

Как используется в настоящем документе, термины «экспрессирующая кассета» и «экспрессирующий вектор» относятся к конструкции из нуклеиновой кислоты, созданной рекомбинантно или синтетически, с рядом определенных элементов из нуклеиновых кислот, которые позволяют транскрипцию конкретной нуклеиновой кислоты в клетке-мишени. Рекомбинантная экспрессирующая кассета может быть встроена в плазмиду, хромосому, митохондриальную ДНК, пластидную ДНК, вирус или фрагмент нуклеиновой кислоты. Типично, часть экспрессирующего вектора с рекомбинантной экспрессирующей кассетой содержит, среди прочих последовательностей, последовательность нуклеиновой кислоты, подлежащую транскрипции, и промоторы. В предпочтительных вариантах осуществления экспрессирующие векторы обладают способностью встраивать и экспрессировать гетерологичные ДНК фрагменты в клетке-хозяине. Многие прокариотические и эукариотические экспрессирующие векторы коммерчески доступны. Выбор подходящих экспрессирующих векторов находится в компетенции специалистов в данной области. Термин «экспрессирующая кассета» используется взаимозаменяемо в настоящем документе с «ДНК конструкцией» и ее грамматическими эквивалентами. Выбор подходящих экспрессирующих векторов находится в компетенции специалистов в данной области. As used herein, the terms “expression cassette” and “expression vector” refer to a nucleic acid construct created recombinantly or synthetically, with a number of specific nucleic acid elements that allow transcription of a particular nucleic acid in a target cell. A recombinant expression cassette can be inserted into a plasmid, chromosome, mitochondrial DNA, plastid DNA, virus or nucleic acid fragment. Typically, a portion of an expression vector with a recombinant expression cassette contains, among other sequences, a nucleic acid sequence to be transcribed and promoters. In preferred embodiments, expression vectors are capable of incorporating and expressing heterologous DNA fragments in a host cell. Many prokaryotic and eukaryotic expression vectors are commercially available. The selection of suitable expression vectors is the responsibility of specialists in this field. The term “expression cassette” is used interchangeably herein with a “DNA construct” and its grammatical equivalents. The selection of suitable expression vectors is the responsibility of specialists in this field.

Как используется в настоящем документе, термин «вектор» относится к полинуклеотидной конструкции, спроектированной для введения нуклеиновых кислот в один или несколько типов клеток. Векторы включают клонирующие векторы, экспрессирующие векторы, челночные векторы, плазмиды, кассеты и т.п. В некоторых вариантах осуществления полинуклеотидная конструкция содержит последовательность ДНК, кодирующую протеазу (например, предшественник или зрелую протеазу), которая функционально связана с подходящей пропоследовательностью (например, секреторной и т.д.), которая допускает осуществление экспрессии ДНК в пригодном хозяйском организме. As used herein, the term “vector” refers to a polynucleotide construct designed to introduce nucleic acids into one or more types of cells. Vectors include cloning vectors, expression vectors, shuttle vectors, plasmids, cassettes, and the like. In some embodiments, the polynucleotide construct comprises a DNA sequence encoding a protease (e.g., a precursor or mature protease) that is operably linked to a suitable pro-sequence (e.g., secretory, etc.) that allows for the expression of DNA in a suitable host organism.

Как используется в настоящем документе, термин «плазмида» относится к кольцевой двухцепочечной (дц) ДНК конструкции, используемой в качестве клонирующего вектора, который образует внехромосомный самореплицирующийся генетический элемент в некоторых эукариотах и прокариотах, или интегрируется в хромосому хозяина. As used herein, the term "plasmid" refers to a circular double-stranded (dc) DNA construct used as a cloning vector that forms an extrachromosomal self-replicating genetic element in some eukaryotes and prokaryotes, or integrates into the host chromosome.

Как используется в настоящем документе в контексте относительно введения последовательности нуклеиновой кислоты в клетку, термин «введенный» относится к любому способу, пригодному для переноса последовательности нуклеиновой кислоты в клетку. Такие способы для введения включают в качестве неограничивающих примеров слияние протопластов, трансфекцию, трансформацию, конъюгирование и трансдукцию (см., например, Ferrari et al., «Genetics», in Hardwood et al., (eds.), Bacillus. Plenum Publishing Corp., стр.57-72 [1989]).As used herein in the context of introducing a nucleic acid sequence into a cell, the term “introduced” refers to any method suitable for transferring a nucleic acid sequence to a cell. Such methods for administration include, but are not limited to, protoplast fusion, transfection, transformation, conjugation, and transduction (see, for example, Ferrari et al., Genetics, in Hardwood et al., (Eds.), Bacillus . Plenum Publishing Corp. ., pp. 57-72 [1989]).

Как используется в настоящем документе, термины «трансформированный» и «стабильно трансформированный» относятся к клетке, которая имеет негативную (гетерологичную) полинуклеотидную последовательность, интегрированную в ее геном или в виде эписомной плазмиды, которая сохраняется, по меньшей мере, в течение двух поколений. As used herein, the terms “transformed” and “stably transformed” refer to a cell that has a negative (heterologous) polynucleotide sequence integrated into its genome or as an episomal plasmid that lasts for at least two generations.

Как используется в настоящем документе, термин «нуклеотидная последовательность, кодирующая селективный маркер» относится к нуклеотидной последовательности, которая делает возможной экспрессию в клетках-хозяевах и где экспрессия селективного маркера дает клеткам, содержащим экспрессированный ген, способность к росту в присутствии соответствующего селективного средства или при недостатке необходимого питательного вещества. As used herein, the term “nucleotide sequence encoding a selectable marker” refers to a nucleotide sequence that allows expression in host cells and where the expression of the selectable marker gives cells containing the expressed gene the ability to grow in the presence of an appropriate selective agent or when lack of essential nutrient.

Как используется в настоящем документе, термины «селективный маркер» и «постоянный селективный маркер» относятся к нуклеиновой кислоте (например, гену), которая допускает экспрессию в клетке-хозяине, которая позволяет просто отбирать те хозяйские организмы, которые содержат вектор. Примеры таких селективных маркеров включают в качестве неограничивающих примеров противомикробные вещества. Таким образом, термин «селективный маркер» относится к генам, которые обеспечивают индикацию того, что клетка-хозяин захватила входящую интересующую ДНК, или наступление какой-нибудь другой реакции. Типично, селективные маркеры представляют собой гены, которые дают устойчивость к противомикробным средствам или метаболическое преимущество клетке-хозяину, чтобы позволить отличить клетки, содержащие экзогенную ДНК, от клеток, которые не приняли никакую экзогенную последовательность в процессе трансформации. «Постоянный селективный маркер» представляет собой маркер, который расположен на хромосоме микроорганизма, подлежащего трансформации. Постоянный селективный маркер кодирует ген, который отличается от селективного маркера в трансформирующей ДНК конструкции. Селективные маркеры хорошо известны специалистам в данной области. Как отмечено выше, предпочтительно, маркер представляет собой маркер устойчивости к противомикробному средству (например, ampR; phleoR; specR; kanR; eryR; tetR; cmpR и neoR (см., например, Guerot-Fleury, Gene, 167:335-337 [1995]; Palmeros et al, Gene 247:255-264 [2000]; и Trieu-Cuot et al., Gene, 23:331-341 [1983])). Другие пригодные в соответствии с изобретением маркеры включают в качестве неограничивающих примеров ауксотрофные маркеры, такие как триптофан; и маркеры обнаружения, такие как β-галактозидаза. As used herein, the terms “selective marker” and “permanent selective marker” refer to a nucleic acid (eg, a gene) that allows expression in a host cell, which makes it easy to select those host organisms that contain the vector. Examples of such selective markers include, but are not limited to, antimicrobial agents. Thus, the term "selective marker" refers to genes that provide an indication that the host cell has captured the incoming DNA of interest, or the onset of some other reaction. Typically, selective markers are genes that confer antimicrobial resistance or a metabolic advantage to the host cell in order to distinguish cells containing exogenous DNA from cells that did not accept any exogenous sequence during the transformation. A “permanent selectable marker” is a marker that is located on the chromosome of a microorganism to be transformed. A constant selectable marker encodes a gene that is different from a selectable marker in a DNA transform construct. Selective markers are well known to those skilled in the art. As noted above, preferably, the marker is an antimicrobial resistance marker (e.g., amp R ; phleo R ; spec R ; kan R ; ery R ; tet R ; cmp R and neo R (see, for example, Guerot-Fleury, Gene, 167: 335-337 [1995]; Palmeros et al, Gene 247: 255-264 [2000]; and Trieu-Cuot et al., Gene, 23: 331-341 [1983])). Other suitable markers of the invention include, but are not limited to, auxotrophic markers, such as tryptophan; and detection markers, such as β-galactosidase.

Как используется в настоящем документе, термин «промотор» относится к последовательности нуклеиновой кислоты, которая направляет транскрипцию гена, расположенного в направлении 5'-3'. В предпочтительных вариантах осуществления промотор соответствует клетке-хозяину, в которой намеченный ген должен быть экспрессирован. Промотор, вместе с другими транскрипционными и трансляционными регуляторными последовательностями нуклеиновой кислоты (также называемыми «управляющими последовательностями»), необходим для экспрессии заданного гена. В основном, транскрипционные и трансляционные регуляторные последовательности включают в качестве неограничивающих примеров промоторные последовательности, участки связывания рибосомы, транскрипционные стартовые и останавливающие последовательности, трансляционные стартовые и останавливающие последовательности и энхансерные или активаторные последовательности.As used herein, the term “promoter” refers to a nucleic acid sequence that directs the transcription of a gene located in the 5′-3 ′ direction. In preferred embodiments, the promoter corresponds to a host cell in which the target gene is to be expressed. A promoter, together with other transcriptional and translational regulatory nucleic acid sequences (also called “control sequences”), is necessary for the expression of a given gene. Basically, transcriptional and translational regulatory sequences include, but are not limited to, promoter sequences, ribosome binding sites, transcriptional start and stop sequences, translational start and stop sequences, and enhancer or activator sequences.

Нуклеиновая кислота «функционально связана», когда она расположена в функциональной взаимосвязи с другой последовательностью нуклеиновой кислоты. Например, ДНК, кодирующая секреторную лидерную последовательность (т.е. сигнальный пептид), функционально связана с ДНК для полипептида, если она экспрессирована в виде белка-предшественника, который участвует в секреции полипептида; промотор или энхансер функционально связан с кодирующей последовательностью, если он влияет на транскрипцию последовательности; или сайт связывания рибосомы функционально связан с кодирующей последовательностью, если он расположен так, чтобы облегчать трансляцию. Как правило, «функционально связан» обозначает, что последовательности ДНК соединены смежно, и, в случае секреторной лидерной последовательности, смежны и находятся в одной фазе считывания. Однако энхансеры не должны быть смежными. Связывание выполняется посредством лигирования в пригодных участках рестрикции. Если такие сайты отсутствуют, синтетические олигонуклеотидные адаптеры или линкеры используют в соответствии с состоянием техники.A nucleic acid is “operably linked” when it is located in a functional relationship with another nucleic acid sequence. For example, DNA encoding a secretory leader sequence (i.e., a signal peptide) is operably linked to DNA for a polypeptide if it is expressed as a precursor protein that participates in the secretion of the polypeptide; a promoter or enhancer is operably linked to a coding sequence if it affects the transcription of the sequence; or a ribosome binding site is operably linked to a coding sequence if it is positioned to facilitate translation. Generally, “functionally linked” means that the DNA sequences are connected adjacent, and, in the case of a secretory leader sequence, are adjacent and are in the same reading phase. However, enhancers should not be contiguous. Binding is accomplished by ligation at suitable restriction sites. If such sites are absent, synthetic oligonucleotide adapters or linkers are used in accordance with the state of the art.

Как используется в настоящем документе, термин «ген» относится к полинуклеотиду (например, сегменту ДНК), который кодирует полипептид и содержит области, которые идут до и после кодирующих областей, а также промежуточные последовательности (интроны) между отдельными кодирующими сегментами (экзонами). As used herein, the term “gene” refers to a polynucleotide (eg, a DNA segment) that encodes a polypeptide and contains regions that come before and after the coding regions, as well as intermediate sequences (introns) between the individual coding segments (exons).

Как используется в настоящем документе, «гомологичные гены» относятся к паре генов из различных, но обычно родственных видов, которые соответствуют друг другу и которые идентичны или очень схожи друг с другом. Термин охватывает гены, которые разделились посредством видообразования (т.е. развития новых видов) (например, ортологичные гены), а также гены, которые разделились генетическим удвоением (например, паралогичные гены).As used herein, “homologous genes” refers to a pair of genes from different, but usually related species that correspond to each other and which are identical or very similar to each other. The term encompasses genes that are separated by speciation (i.e., the development of new species) (e.g., orthologous genes), as well as genes that are separated by genetic doubling (e.g., paralogous genes).

Как используется в настоящем документе, «ортолог» и «ортологичные гены» относятся к генам в различных видах, которые развились из общего предкового гена (т.е. гомологичный ген) посредством видообразования. Типично, ортологи сохраняют одну функцию в процессе эволюции. Идентификация ортологов находит применение при надежном предсказании функции гена во вновь секвенированных геномах. As used herein, “ortholog” and “orthologous genes” refer to genes in various species that have evolved from a common ancestral gene (ie, a homologous gene) through speciation. Typically, orthologs retain one function during evolution. Identification of orthologs finds application in reliable prediction of gene function in newly sequenced genomes.

Как используется в настоящем документе, «паралог» и «паралогичные гены» относятся к генам, которые связаны через дупликацию в пределах генома. Тогда как ортологи сохраняют одну функцию в процессе эволюции, паралоги развивают новые функции, даже если некоторые функции часто связаны с исходной функцией. Примеры паралогичных генов включают в качестве неограничивающих примеров гены, кодирующие трипсин, химотрипсин, эластазу и тромбин, все они являются сериновыми протеазами и встречаются вместе в одних и тех же видах.As used herein, “paralog” and “paralogous genes” refer to genes that are linked through duplication within the genome. While orthologs retain one function during evolution, paralogs develop new functions, even if some functions are often associated with the original function. Examples of paralogous genes include, but are not limited to, genes encoding trypsin, chymotrypsin, elastase, and thrombin, all of which are serine proteases and occur together in the same species.

Как используется в настоящем документе, «гомология» относится к сходству или идентичности последовательности, причем идентичность является предпочтительной. Эту гомологию устанавливают с помощью известных в данной области способов (см., например, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math., 2:482 [1981]; Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48:443 [1970]; Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 85:2444 [1988]; программы, такие как GAP, BESTFIT, FASTA и TFASTA в пакете программного обеспечения Wisconsin Genetics, Genetics Computer Group, Madison, WI; и Devereux et ah, Nucl. Acid Res., 12:387-395 [1984]). As used herein, “homology” refers to the similarity or identity of a sequence, with identity being preferred. This homology is established using methods known in the art (see, for example, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math., 2: 482 [1981]; Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48: 443 [1970 ]; Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 85: 2444 [1988]; programs such as GAP, BESTFIT, FASTA and TFASTA in the Wisconsin Genetics, Genetics Computer Group, Madison, WI; software package; and Devereux et ah, Nucl. Acid Res. 12: 387-395 [1984]).

Как используется в настоящем документе, «аналогичная последовательность» представляет собой последовательность, в которой функция гена в основном является такой же, так как ген основан на родительском гене (например, протеаза штамма 69B4 Cellulomonas). Дополнительно, аналогичные гены включают, по меньшей мере, приблизительно 45%, приблизительно 50%, приблизительно 55%, приблизительно 60%, приблизительно 65%, приблизительно 70%, приблизительно 75%, приблизительно 80%, приблизительно 85%, приблизительно 90%, приблизительно 95%, приблизительно 97%, приблизительно 98%, приблизительно 99% или приблизительно 100% идентичность последовательности с последовательностью родительского гена. Альтернативно, аналогичные последовательности обладают выравниванием с 70-100% генов, найденных в области родительского гена (например, протеаза штамма 69B4 Cellulomonas) и/или имеют, по меньшей мере, 5-10 генов, найденных в области, выровненной с генами в хромосоме, содержащей родительский ген (например, хромосома штамма 69B4 Cellulomonas). В дополнительных вариантах осуществления более чем одно из вышеуказанных свойств относится к последовательности. Аналогичные последовательности устанавливают известными способами для выравнивания последовательностей. Общеупотребительным способом выравнивания является BLAST, хотя, как указано выше и ниже, существуют другие способы, которые также находят применение при выравнивании последовательностей. As used herein, a “similar sequence" is a sequence in which the function of a gene is basically the same since the gene is based on a parent gene (for example, the protease of Cellulomonas strain 69B4 ). Additionally, similar genes include at least about 45%, about 50%, about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about 90%, approximately 95%, approximately 97%, approximately 98%, approximately 99%, or approximately 100% sequence identity with the sequence of the parent gene. Alternatively, similar sequences align with 70-100% of the genes found in the region of the parent gene (for example, the protease of 69B4 Cellulomonas strain) and / or have at least 5-10 genes found in the region aligned with the genes on the chromosome, containing the parent gene (for example, the chromosome of strain 69B4 Cellulomonas ). In further embodiments, more than one of the above properties relates to a sequence. Similar sequences are established by known methods for sequence alignment. A common alignment method is BLAST, although, as described above and below, there are other methods that also find use in sequence alignment.

Одним из подходящих примеров является алгоритм PILEUP. PILEUP создает множественное выравнивание последовательностей из группы родственных последовательностей с использованием прогрессивных, парных выравниваний. Также он может построить дерево, на котором показаны родственные связи, использованные для создания выравнивания. PILEUP использует упрощенный способ прогрессивного выравнивания авторов Feng и Doolittle (Feng and Doolittle, J. Mol. Evol., 35:351-360 [1987]). Способ схож со способом, описанным авторами Higgins и Sharp (Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-153 [1989]). Полезные параметры PILEUP включают в себя default gap weight, равный 3,00, default gap length weight, равный 0,10, и weighted end gaps. One suitable example is the PILEUP algorithm. PILEUP creates multiple sequence alignment from a group of related sequences using progressive, paired alignments. He can also build a tree that shows the family relationships used to create the alignment. PILEUP uses a simplified method of progressive alignment by Feng and Doolittle (Feng and Doolittle, J. Mol. Evol., 35: 351-360 [1987]). The method is similar to the method described by Higgins and Sharp (Higgins and Sharp, CABIOS 5: 151-153 [1989]). Useful PILEUP options include a default gap weight of 3.00, a default gap length weight of 0.10, and weighted end gaps.

Другим примером пригодного алгоритма является алгоритм BLAST, описанный авторами Altschul et al. (Altschul et al., J. Mol. Biol., 215:403-410 [1990]; и Karlin et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 90:5873-5787 [1993]). В частности, полезной программной реализацией BLAST является программа WU-BLAST-2 (см., Altschul et al., Meth. Enzymol., 266:460-480 [1996]). WU-BLAST-2 использует несколько параметров поиска, большая часть которых установлена на значения по умолчанию. Устанавливали следующие значения регулируемых параметров: overlap span = 1, overlap fraction = 0,125, word threshold (T)=11. Параметры HSP S и HSP S2 являются динамическими величинами и устанавливаются самой программой в зависимости от состава конкретной последовательности и состава конкретной базы данных, против которой проводится поиск интересующей последовательности. Однако величины могут быть скорректированы для увеличения чувствительности. Величину % идентичности аминокислотных последовательностей устанавливают делением количества совпадающих идентичных остатков на общее количество остатков в «более длинной» последовательности в выровненной области. «Более длинная» последовательность представляет собой последовательность, которая содержит большее количество истинных остатков в выровненной области (пропуски, введенные программой WU-Blast-2 для максимизации оценки выравнивания, игнорируются).Another example of a suitable algorithm is the BLAST algorithm described by Altschul et al. (Altschul et al., J. Mol. Biol., 215: 403-410 [1990]; and Karlin et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 90: 5873-5787 [1993]). In particular, a useful BLAST software implementation is the WU-BLAST-2 program (see Altschul et al., Meth. Enzymol., 266: 460-480 [1996]). WU-BLAST-2 uses several search options, most of which are set to default values. The following values of adjustable parameters were set: overlap span = 1, overlap fraction = 0.125, word threshold (T) = 11. The parameters HSP S and HSP S2 are dynamic values and are set by the program itself depending on the composition of a specific sequence and the composition of a specific database against which the sequence of interest is searched. However, values can be adjusted to increase sensitivity. The value of% amino acid sequence identity is established by dividing the number of identical identical residues by the total number of residues in the "longer" sequence in the aligned region. A “longer” sequence is a sequence that contains more true residues in the aligned region (gaps introduced by WU-Blast-2 to maximize alignment scores are ignored).

Таким образом, «процент идентичности (%) последовательности нуклеиновой кислоты» определяется как процентное содержание нуклеотидных остатков в испытываемой последовательности, которые идентичны нуклеотидным остаткам стартовой последовательности (т.е. интересующей последовательности). В предпочтительном способе используется модуль BLASTN программы WU-BLAST-2, в котором параметры установлены по умолчанию, причем overlap span и overlap fraction установлены на 1 и 0,125 соответственно.Thus, “percent identity (%) of the nucleic acid sequence” is defined as the percentage of nucleotide residues in the test sequence that are identical to the nucleotide residues of the start sequence (ie, the sequence of interest). The preferred method uses the BLASTN module of the WU-BLAST-2 program, in which the parameters are set by default, with the overlap span and overlap fraction set to 1 and 0.125, respectively.

Как используется в настоящем документе, термин «гибридизация» относится к процессу, с помощью которого цепочка нуклеиновой кислоты соединяется с комплементарной цепочкой посредством спаривания оснований, которое известно в данной области. As used herein, the term “hybridization” refers to a process by which a nucleic acid strand is coupled to a complementary strand via base pairing, which is known in the art.

Последовательность нуклеиновой кислоты считается «поддающейся избирательной гибридизации» с эталонной последовательностью нуклеиновой кислоты, если две последовательности специфически гибридизуются друг с другом при условиях гибридизации и отмывки от средних до крайне строгих. Условия гибридизации основаны на температуре плавления (Tm) связывающего комплекса или зонда из нуклеиновой кислоты. Например, «максимальная строгость» типично наступает приблизительно при Tm-5°C (на 5°C ниже Tm зонда); «крайняя строгость» приблизительно при 5-10°C ниже Tm; «средняя строгость» приблизительно при 10-20°C ниже Tm зонда; и «низкая строгость» приблизительно при 20-25°C ниже Tm. Функционально, максимально строгие условия можно использовать для идентификации последовательности, обладающей строгой идентичностью или почти строгой идентичностью с зондом для гибридизации; тогда как гибридизацию при средней или низкой строгости условий можно использовать для обнаружения или установления гомологов полинуклеотидной последовательности. A nucleic acid sequence is considered to be “selectively hybridizable” with a reference nucleic acid sequence if the two sequences specifically hybridize to each other under medium to extremely stringent hybridization and washing conditions. Hybridization conditions are based on the melting temperature (Tm) of the nucleic acid binding complex or probe. For example, “maximum stringency” typically occurs at about Tm-5 ° C (5 ° C below the Tm probe); "Extreme stringency" at about 5-10 ° C below Tm; "Medium stringency" at about 10-20 ° C below the Tm probe; and “low stringency” at about 20-25 ° C. below Tm. Functionally, the most stringent conditions can be used to identify a sequence that has a strict identity or an almost strict identity with a hybridization probe; whereas hybridization under medium or low stringency conditions can be used to detect or establish homologues of a polynucleotide sequence.

Умеренные и крайне строгие условия гибридизации хорошо известны в данной области. Пример условий с высокой строгостью включает гибридизацию приблизительно при 42°C в 50% формамиде, 5× SSC, 5× растворе Денхардта, 0,5% SDS и 100 мкг/мл денатурированной ДНК-носителя с последующей двукратной отмывкой в 2× SSC и 0,5% SDS при комнатной температуре и двумя дополнительными разами в 0,1× SSC и 0,5% SDS при 42°C. Пример умеренно строгих условий включает инкубирование в течение ночи при 37°C в растворе, содержащем 20% формамида, 5× SSC (150 мМ NaCl, 15 мМ трицитрат натрия), 50 мМ фосфат натрия (pH 7,6), 5× раствор Денхардта, 10% сульфат декстрана и 20 мг/мл денатурированной порезанной ДНК спермы лосося, с последующей отмывкой фильтров в 1× SSC приблизительно при 37-50°C. Специалисты в данной области знают, как подбирать температуру, ионную силу и т.д. по мере необходимости, чтобы приспособиться к таким факторам, как длина зонда и т.п.Moderate and extremely stringent hybridization conditions are well known in the art. An example of conditions with high stringency includes hybridization at approximately 42 ° C in 50% formamide, 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% SDS and 100 μg / ml denatured DNA carrier, followed by two washing in 2 × SSC and 0 , 5% SDS at room temperature and two additional times in 0.1 × SSC and 0.5% SDS at 42 ° C. An example of moderately stringent conditions includes overnight incubation at 37 ° C in a solution containing 20% formamide, 5 × SSC (150 mm NaCl, 15 mm sodium tricitrate), 50 mm sodium phosphate (pH 7.6), 5 × Denhardt's solution , 10% dextran sulfate and 20 mg / ml denatured cut salmon sperm DNA, followed by washing the filters in 1 × SSC at approximately 37-50 ° C. Specialists in this field know how to select the temperature, ionic strength, etc. as necessary, to adapt to factors such as probe length, etc.

Как используется в настоящем документе, «рекомбинантный» включает ссылку на клетку или вектор, который был модифицирован введением гетерологичной последовательности нуклеиновой кислоты, или клетку, полученную из клетки, модифицированной таким образом. Таким образом, например, рекомбинантные клетки экспрессируют гены, которые не найдены в идентичной форме в природной (нерекомбинантной) форме клетки, или экспрессируют нативные гены, которые в других отношениях экспрессируются ненормально, недостаточно экспрессируются или не экспрессируются вовсе в результате преднамеренного вмешательства человека. «Рекомбинация», «рекомбинирование» и создание «рекомбинированной» нуклеиновой кислоты, как правило, представляет собой сборку из двух или более фрагментов нуклеиновых кислот, где сборка дает начало химерному гену.As used herein, “recombinant” includes a reference to a cell or vector that has been modified by introducing a heterologous nucleic acid sequence, or a cell obtained from a cell so modified. Thus, for example, recombinant cells express genes that are not found in identical form in the natural (non-recombinant) form of the cell, or express native genes that are otherwise abnormally expressed, insufficiently expressed, or not expressed at all as a result of intentional human intervention. "Recombination", "recombination" and the creation of a "recombined" nucleic acid, as a rule, is an assembly of two or more nucleic acid fragments, where the assembly gives rise to a chimeric gene.

В предпочтительном варианте осуществления мутантные последовательности ДНК создают сайт-насыщающим мутагенезом, по меньшей мере, в одном кодоне. В другом предпочтительном варианте осуществления сайт-насыщающий мутагенез выполняют для двух или более кодонов. В дополнительном варианте осуществления мутантные последовательности ДНК обладают более чем 50%, более чем 55%, более чем 60%, более чем 65%, более чем 70%, более чем 75%, более чем 80%, более чем 85%, более чем 90%, более чем 95% или более чем 98% гомологией с последовательностью дикого типа. В альтернативных вариантах осуществления, мутантная ДНК создана in vivo с помощью любой известной процедуры мутагенеза, например, такой как облучение, нитрозогуанидин и т.п. Затем требуемую последовательность ДНК выделяют и используют в способах, предоставленных в настоящем документе.In a preferred embodiment, mutant DNA sequences are generated by site-saturating mutagenesis in at least one codon. In another preferred embodiment, site-saturating mutagenesis is performed for two or more codons. In an additional embodiment, the mutated DNA sequences have more than 50%, more than 55%, more than 60%, more than 65%, more than 70%, more than 75%, more than 80%, more than 85%, more than 90%, more than 95% or more than 98% homology with the wild-type sequence. In alternative embodiments, the mutant DNA is created in vivo using any known mutagenesis procedure, for example, such as irradiation, nitrosoguanidine, and the like. The desired DNA sequence is then isolated and used in the methods provided herein.

Как используется в настоящем документе, термин «последовательность-мишень» относится к последовательности ДНК в клетке-хозяине, которая кодирует последовательность, где в геном клетки-хозяина требуется встроить вводимую последовательность. В некоторых вариантах осуществления последовательность-мишень кодирует функциональный ген дикого типа или оперон, тогда как в других вариантах осуществления последовательность-мишень кодирует функционально мутантный ген или оперон, или нефункциональный ген или оперон.As used herein, the term “target sequence” refers to a DNA sequence in a host cell that encodes a sequence where an inserted sequence is to be inserted into the genome of the host cell. In some embodiments, the target sequence encodes a wild-type functional gene or operon, while in other embodiments, the target sequence encodes a functionally mutant gene or operon, or a non-functional gene or operon.

Как используется в настоящем документе, «фланкирующая последовательность» относится к любой последовательности, которая расположена или в 3'-5' направлении или в 5'-3' направлении относительно рассматриваемой последовательности (например, для генов A-B-C, ген B фланкирован генными последовательностями A и C). В предпочтительном варианте осуществления вводимая последовательность фланкирована гомологичными фрагментами с каждой стороны. В другом варианте осуществления вводимая последовательность и гомологичные фрагменты содержат блок, который фланкирован спейсерными последовательностями с каждой стороны. В некоторых вариантах осуществления фланкирующая последовательность присутствует только с одной стороны (или 3' или 5'), но в предпочтительных вариантах осуществления она находится с каждой стороны от фланкируемой последовательности. В некоторых вариантах осуществления фланкирующая последовательность присутствует только с одной стороны (или 3' или 5'), тогда как в предпочтительных вариантах осуществления она присутствует с каждой стороны от фланкируемой последовательности. As used herein, a “flanking sequence” refers to any sequence that is located either in the 3′-5 ′ direction or 5′-3 ′ direction relative to the sequence in question (for example, for ABC genes, gene B is flanked by gene sequences A and C) In a preferred embodiment, the input sequence is flanked by homologous fragments on each side. In another embodiment, the introduced sequence and homologous fragments comprise a block that is flanked by spacer sequences on each side. In some embodiments, the flanking sequence is present on only one side (either 3 ′ or 5 ′), but in preferred embodiments, it is on each side of the flanking sequence. In some embodiments, the flanking sequence is present on only one side (either 3 ′ or 5 ′), while in preferred embodiments, it is present on each side of the flanking sequence.

Как используется в настоящем документе, термин «спейсерная последовательность» относится к любой дополнительной ДНК, которая фланкирует гомологичные фрагменты (типично векторные последовательности). Однако термин охватывает любую негомологичную последовательность ДНК. Не ограничиваясь какой-либо теорией, спейсерная последовательность предоставляет некритическую мишень для клетки для инициации поглощения ДНК.As used herein, the term “spacer sequence” refers to any additional DNA that flanks homologous fragments (typically vector sequences). However, the term covers any non-homologous DNA sequence. Not limited to any theory, the spacer sequence provides a non-critical target for the cell to initiate DNA uptake.

Как используется в настоящем документе, термины «амплификация» и «амплификация гена» относятся к процессу, с помощью которого специфическая последовательность ДНК непропорционально реплицируется из условия, чтобы амплифицированный ген стал присутствовать в повышенном числе копий, чем изначально присутствовало в геноме. В некоторых вариантах осуществления отбор клеток посредством роста в присутствии лекарственного средства (например, ингибитора для поддающегося ингибированию фермента) приводит к амплификации или эндогенного гена, кодирующего продукт гена, необходимый для роста в присутствии лекарственного средства, или к амплификации экзогенной (т.е. вводимой) последовательности, кодирующей этот продукт гена, или как к тому, так и к другому.As used herein, the terms “amplification” and “gene amplification” refer to a process by which a specific DNA sequence is disproportionately replicated so that the amplified gene becomes present in an increased number of copies than was originally present in the genome. In some embodiments, selection of cells by growth in the presence of a drug (e.g., an inhibitor for an inhibitory enzyme) results in amplification of either an endogenous gene encoding the gene product necessary for growth in the presence of a drug or in amplification of exogenous (i.e., administered ) the sequence encoding this gene product, or both.

«Амплификация» является особым случаем репликации нуклеиновой кислоты, использующим специфичность к матрице. Она отличается от неспецифической репликации матрицы (т.е. репликации, которая зависит от матрицы, но не зависит от специфической матрицы). Здесь специфичность матрицы различается по точности репликации (т.е. синтезу правильной полинуклеотидной последовательности) и нуклеотидной (рибо- или дезоксирибо-) специфичности. Специфичность матрицы часто описывают в терминах специфичности «мишени». Последовательности-мишени представляют собой «мишени» в том смысле, что происходит поиск и отсортировывание «мишени» от других нуклеиновых кислот. Изначально способы амплификации были созданы для такого отсортировывания.Amplification is a special case of nucleic acid replication using matrix specificity. It differs from nonspecific matrix replication (i.e., replication that depends on the matrix but does not depend on the specific matrix). Here, the specificity of the matrix differs in the accuracy of replication (i.e., the synthesis of the correct polynucleotide sequence) and nucleotide (ribo or deoxyribo) specificity. The specificity of the matrix is often described in terms of the specificity of the “target”. Target sequences are “targets” in the sense that they search and sort the “targets” from other nucleic acids. Amplification methods were originally created for this sorting.

Как используется в настоящем документе, термин «соамплификация» относится к введению в одну клетку амплифицируемого маркера в сочетании с другими генными последовательностями (т.е. содержащими один или несколько не подлежащий отбору генов, таких как гены, содержащиеся в экспрессирующем векторе) и применению соответствующего давления отбора из условия, чтобы клетки амплифицировали как амплифицируемый маркер, так и другие, не подлежащие отбору генные последовательности. Амплифицируемый маркер может быть физически связан с другими генными последовательностями или альтернативно в одну клетку могут быть введены два раздельных фрагмента ДНК, один содержит амплифицируемый маркер и другой содержит не подлежащий отбору маркер.As used herein, the term “co-amplification” refers to the introduction into one cell of an amplifiable marker in combination with other gene sequences (ie, containing one or more non-selectable genes, such as those contained in an expression vector) and the use of an appropriate selection pressure so that the cells amplify both the amplifiable marker and other gene sequences that are not to be selected. An amplifiable marker can be physically linked to other gene sequences, or alternatively two separate DNA fragments can be introduced into one cell, one contains an amplifiable marker and the other contains a non-selectable marker.

Как используется в настоящем документе, термины «амплифицируемый маркер», «амплифицируемый ген» и «амплифицируемый вектор» относятся к гену или вектору, кодирующему ген, который допускает амплификацию этого гена при соответствующих условиях роста. As used herein, the terms “amplifiable marker”, “amplifiable gene” and “amplifiable vector” refer to a gene or vector encoding a gene that allows amplification of this gene under appropriate growth conditions.

В большинстве способов амплификации «специфичность матрицы» достигается посредством выбора фермента. Ферменты амплификации представляют собой ферменты, которые в условиях их использования будут обрабатывать только специфические последовательности нуклеиновых кислот в гетерологичной смеси нуклеиновых кислот. Например, в случае репликазы Qβ, РНК MDV-1 представляет собой специфическую матрицу для репликазы (см., например, Kacian et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69:3038 [1972]), и другие нуклеиновые кислоты не реплицируются этим ферментом амплификации. Подобным образом, в случае РНК полимеразы T7, этот фермент амплификации обладает строгой специфичностью к своим собственным промоторам (см., Chamberlin et al., Nature 228:227 [1970]). В случае ДНК лигазы T4, фермент не будет лигировать два олигонуклеотида или полинуклеотида, если имеет место несовпадение между олигонуклеотидным или полинуклеотидным субстратом и матрицей в точке лигирования (см., Wu and Wallace, Genomics 4:560 [1989]). В конечном счете, было обнаружено, что Taq и Pfu полимеразы, благодаря их способности работать при высокой температуре, проявляют высокую специфичность к последовательностям, связанным и, таким образом, обозначенным с помощью праймеров; высокая температура приводит к термодинамическим условиям, которые способствуют гибридизации праймеров с последовательностями-мишенями, но не гибридизации не с последовательностями-мишенями. In most amplification methods, “matrix specificity” is achieved by selecting an enzyme. Amplification enzymes are enzymes that, under the conditions of their use, will process only specific nucleic acid sequences in a heterologous mixture of nucleic acids. For example, in the case of Qβ replicase, MDV-1 RNA is a specific matrix for replicase (see, for example, Kacian et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69: 3038 [1972]), and other nucleic acids do not are replicated by this amplification enzyme. Similarly, in the case of T7 RNA polymerase, this amplification enzyme has strict specificity for its own promoters (see, Chamberlin et al., Nature 228: 227 [1970]). In the case of T4 ligase DNA, the enzyme will not ligate two oligonucleotides or polynucleotides if there is a mismatch between the oligonucleotide or polynucleotide substrate and the matrix at the ligation point (see, Wu and Wallace, Genomics 4: 560 [1989]). Ultimately, it was found that Taq and Pfu polymerases, due to their ability to work at high temperatures, exhibit high specificity for the sequences linked and, thus, indicated by primers; high temperature leads to thermodynamic conditions that promote hybridization of primers with target sequences, but not hybridization with non-target sequences.

Как используется в настоящем документе, термин «амплифицируемая нуклеиновая кислота» относится к нуклеиновым кислотам, которые могут быть амплифицированы любым способом амплификации. Предполагается, что «амплифицируемая нуклеиновая кислота» обычно будет содержать «матрицу образца».As used herein, the term “amplifiable nucleic acid” refers to nucleic acids that can be amplified by any amplification method. It is contemplated that an “amplifiable nucleic acid” would typically contain a “sample matrix”.

Как используется в настоящем документе, термин «матрица образца» относится к нуклеиновой кислоте, которая происходит из образца, который анализируют на присутствие «мишени» (определена ниже). В отличие от этого, «фоновая матрица» используется в отношении нуклеиновой кислоты, отличной от матрицы образца, которая может присутствовать или отсутствовать в образце. Фоновая матрица чаще всего является произвольной. Это может быть результатом переноса или это может быть из-за присутствия загрязнителей из нуклеиновых кислот, которые должны быть найдены и удалены из образца. Например, нуклеиновые кислоты из организмов, отличные от тех, что должны быть обнаружены, могут присутствовать в качестве фона в тестируемом образце.As used herein, the term “sample matrix” refers to a nucleic acid that originates from a sample that is analyzed for the presence of a “target” (defined below). In contrast, a “background matrix” is used for a nucleic acid that is different from the template matrix that may or may not be present in the sample. The background matrix is most often arbitrary. This may be the result of a transfer, or it may be due to the presence of contaminants from nucleic acids that must be found and removed from the sample. For example, nucleic acids from organisms other than those to be detected may be present as a background in the test sample.

Как используется в настоящем документе, термин «праймер» относится к олигонуклеотиду, который или встречается в природе в виде очищенного продукта расщепления рестриктазами, или создан синтетически, который способен действовать в качестве точки инициации синтеза, когда он помещен в условия, в которых индуцирован синтез продукта праймерного удлиняющегося сегмента, который комплементарен цепочке нуклеиновой кислоты (т.е. в присутствии нуклеотидов и индуцирующего агента, такого как ДНК полимераза и при подходящих температуре и pH). Для максимальной эффективности амплификации праймер предпочтительно является одноцепочечным, но альтернативно может быть двухцепочечным. Если праймер является двухцепочечным, то сначала его обрабатывают для разделения его цепочек перед использованием для изготовления продуктов элонгации. Предпочтительно, праймер представляет собой олигодезоксирибонуклеотид. Праймер должен быть достаточно длинным для того, чтобы направлять синтез продуктов элонгации в присутствии индуцирующего агента. Точные длины праймеров будут зависеть от многих факторов, включая температуру, источник праймера, и применяемого способа.As used herein, the term “primer” refers to an oligonucleotide that either occurs in nature as a purified restriction enzyme cleavage product, or is synthetically engineered to act as a point of synthesis initiation when placed under conditions in which product synthesis is induced a primer extension segment that is complementary to the nucleic acid chain (i.e. in the presence of nucleotides and an inducing agent such as DNA polymerase and at suitable temperature and pH). For maximum amplification efficiency, the primer is preferably single stranded, but can alternatively be double stranded. If the primer is double-stranded, then it is first processed to separate its chains before use for the manufacture of elongation products. Preferably, the primer is an oligodeoxyribonucleotide. The primer must be long enough to direct the synthesis of elongation products in the presence of an inducing agent. The exact length of the primers will depend on many factors, including temperature, source of primer, and the method used.

Как используется в настоящем документе, термин «зонд» относится к олигонуклеотиду (т.е. последовательности нуклеотидов), который, или встречается в природе в виде очищенного продукта расщепления рестриктазами, или создан синтетически, рекомбинантно, или с помощью ПЦР амплификации, который поддается гибридизации с другим интересующим олигонуклеотидом. Зонд может быть одноцепочечным или двухцепочечным. Зонды пригодны для обнаружения, идентификации и выделения определенных генетических последовательностей. Предполагается, что любой зонд, использованный в настоящем изобретении, будет мечен любой «репортерной молекулой» для того, чтобы его можно было обнаружить в любой системе обнаружения, включая в качестве неограничивающих примеров ферментативные (например, ELISA, а также гистохимические анализы, основанные на ферменте), флуоресцентные, радиоактивные и люминесцентные системы. Не планируется, что настоящее изобретение будет ограничиваться любой конкретной системой обнаружения или меткой. As used herein, the term “probe” refers to an oligonucleotide (i.e., a nucleotide sequence) that either occurs in nature as a purified restriction enzyme digest product, or is synthetically, recombinantly generated, or by PCR amplification that can be hybridized with another oligonucleotide of interest. The probe may be single-stranded or double-stranded. Probes are suitable for detecting, identifying and isolating specific genetic sequences. It is contemplated that any probe used in the present invention will be labeled with any “reporter molecule” so that it can be detected in any detection system, including but not limited to enzymatic (eg, ELISA, as well as enzyme-based histochemical analyzes) ), fluorescent, radioactive and luminescent systems. It is not intended that the present invention be limited to any particular detection system or label.

Как используется в настоящем документе, термин «мишень» при использовании в отношении полимеразной цепной реакции, относится к области нуклеиновой кислоты, связанной праймерами, используемыми в полимеразной цепной реакции. Таким образом, происходит поиск и отсортировывание «мишени» от других последовательностей нуклеиновых кислот. «Сегмент» определен как область нуклеиновой кислоты внутри последовательности-мишени. As used herein, the term “target,” as used in relation to a polymerase chain reaction, refers to a nucleic acid region linked by primers used in the polymerase chain reaction. Thus, the search and sorting of the “target” from other nucleic acid sequences occurs. A “segment” is defined as a region of a nucleic acid within a target sequence.

Как используется в настоящем документе, термин «полимеразная цепная реакция» («ПЦР») относится к способам из патентов США №№ 4683195, 4683202 и 4965188, которые включают способы для повышения концентрации сегмента последовательности-мишени в смеси геномной ДНК без клонирования или очистки, которые известны специалистам в данной области. Так как требуемые амплифицированные сегменты последовательности-мишени становятся преобладающими последовательностями (в пересчете на концентрацию) в смеси, о них говорят, что они «ПЦР амплифицированы». As used herein, the term "polymerase chain reaction" ("PCR") refers to methods from US patents Nos. 4,683,195, 4,683,202 and 4,965,188, which include methods for increasing the concentration of a segment of a target sequence in a mixture of genomic DNA without cloning or purification, which are known to specialists in this field. Since the desired amplified segments of the target sequence become the predominant sequences (in terms of concentration) in the mixture, they are said to be “PCR amplified”.

Как используется в настоящем документе, термин «реактивы для амплификации» относится к тем реактивам (дезоксирибонуклеотид трифосфаты, буфер и т.д.), которые необходимы для амплификации, за исключением праймеров, матрицы из нуклеиновой кислоты и фермента амплификации. Типично, реактивы для амплификации, наряду с другими компонентами реакции, помещают и содержат в реакционном сосуде (пробирке, микролунке и т.д.).As used herein, the term “amplification reagents” refers to those reagents (deoxyribonucleotide triphosphates, buffer, etc.) that are necessary for amplification, with the exception of primers, a nucleic acid template, and an amplification enzyme. Typically, amplification reagents, along with other reaction components, are placed and contained in a reaction vessel (test tube, microwell, etc.).

С помощью ПЦР можно амплифицировать одну копию специфической последовательности-мишени в геномной ДНК до уровня, который можно определить с помощью нескольких различных способов (например, гибридизации с меченым зондом; встраивание биотинилированных праймеров с последующим обнаружением фермент-авидинового конъюгата; встраивание дезоксинуклеотид трифосфатов, меченных 32P, таких как dCTP или dATP, в амплифицированный сегмент). В дополнение к геномной ДНК, любая олигонуклеотидная или полинуклеотидная последовательность может быть амплифицирована с помощью соответствующего набора праймерных молекул. В частности, амплифицированные сегменты, созданные самим процессом ПЦР, сами являются эффективными матрицами для последующих ПЦР амплификаций.Using PCR, one copy of a specific target sequence in genomic DNA can be amplified to a level that can be determined using several different methods (for example, hybridization with a labeled probe; insertion of biotinylated primers followed by detection of an enzyme-avidin conjugate; insertion of deoxynucleotide triphosphates labeled 32 P, such as dCTP or dATP, in the amplified segment). In addition to genomic DNA, any oligonucleotide or polynucleotide sequence can be amplified using an appropriate set of primer molecules. In particular, the amplified segments created by the PCR process itself are themselves effective matrices for subsequent PCR amplifications.

Как используется в настоящем документе, термины «ПЦР продукт», «ПЦР фрагмент» и «продукт амплификации» относятся к полученной смеси соединений после завершения двух или более циклов ПЦР из стадий денатурации, отжига и элонгации. Эти термины охватывают случай, в котором происходила амплификация одного или нескольких сегментов одной или нескольких последовательностей-мишеней.As used herein, the terms “PCR product”, “PCR fragment” and “amplification product” refer to the resulting mixture of compounds after completion of two or more PCR cycles from the steps of denaturation, annealing and elongation. These terms encompass a case in which amplification of one or more segments of one or more target sequences occurs.

Как используется в настоящем документе, термин «RT-ПЦР» относится к репликации и амплификации РНК последовательностей. В этом способе, в котором обратная транскрипция объединена с ПЦР, наиболее часто используется процедура с одним ферментом, в которой применяется термостабильная полимераза, как описано в патенте США № 5322770. В RT-ПЦР, РНК матрица превращается в кДНК благодаря обратной транскриптазной активности полимеразы и затем амплифицируется с использованием полимеразной активности полимеразы (т.е. как в других способах ПЦР). As used herein, the term “RT-PCR” refers to the replication and amplification of RNA sequences. In this method, in which reverse transcription is combined with PCR, the most common is a single enzyme procedure that uses thermostable polymerase as described in US Pat. No. 5,327,770. In RT-PCR, the RNA matrix is converted to cDNA due to reverse transcriptase activity of the polymerase and then amplified using the polymerase activity of the polymerase (i.e., as in other PCR methods).

Как используется в настоящем документе, термины «рестрикционные эндонуклеазы» и «рестрикционные ферменты» относятся к бактериальным ферментам, каждый из которых режет двухцепочечную ДНК непосредственно в или рядом с конкретной нуклеотидной последовательностью.As used herein, the terms "restriction endonucleases" and "restriction enzymes" refer to bacterial enzymes, each of which cuts double-stranded DNA directly in or adjacent to a particular nucleotide sequence.

«Участок рестрикции» относится к нуклеотидной последовательности, распознаваемой и разрезаемой с помощью заданной рестрикционной эндонуклеазы и часто представляет собой сайт для встраивания фрагментов ДНК. В определенных вариантах осуществления участки рестрикции создают внутри селективного маркера и в 5'- и 3'-концах ДНК конструкции.A "restriction site" refers to a nucleotide sequence recognized and cut using a given restriction endonuclease and often represents a site for embedding DNA fragments. In certain embodiments, restriction sites are created within the selectable marker and at the 5 ′ and 3 ′ ends of the construct DNA.

Как используется в настоящем документе, термин «хромосомная интеграция» относится к процессу, при помощи которого вводимую последовательность вводят в хромосому клетки-хозяина. Гомологичные области трансформирующей ДНК выравниваются с гомологичными областями хромосомы. Впоследствии последовательность между гомологичными фрагментами замещается вводимой последовательностью через двойной кроссинговер (т.е. гомологичную рекомбинацию). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, гомологичные участки инактивирующего хромосомного сегмента ДНК конструкции выравниваются с фланкирующими гомологичными областями естественной хромосомной области хромосомы Bacillus. Впоследствии естественная хромосомная область в двойном кроссинговере (т.е. гомологичной рекомбинации) удаляется с помощью ДНК конструкции. As used herein, the term “chromosome integration” refers to a process by which an introduced sequence is introduced into the chromosome of a host cell. Homologous regions of transforming DNA align with homologous regions of the chromosome. Subsequently, the sequence between homologous fragments is replaced by the introduced sequence through double crossing over (i.e., homologous recombination). In some embodiments of the present invention, the homologous regions of the inactivating chromosomal DNA segment of the construct align with the flanking homologous regions of the natural chromosome region of the Bacillus chromosome. Subsequently, the natural chromosome region in double crossing over (i.e., homologous recombination) is deleted using the DNA construct.

«Гомологичная рекомбинация» обозначает обмен фрагментами ДНК между двумя молекулами ДНК или спаренными хромосомами в сайте с идентичными или почти идентичными нуклеотидными последовательностями. В предпочтительном варианте осуществления хромосомная интеграция представляет собой гомологичную рекомбинацию. «Гомологичные последовательности», как используется в настоящем документе, обозначают последовательность нуклеиновой кислоты или полипептида, обладающую 100%, 99%, 98%, 97%, 96%, 95%, 94%, 93%, 92%, 91%, 90%, 88%, 85%, 80%, 75% или 70% идентичностью последовательности с другой последовательностью нуклеиновой кислоты или полипептида при оптимальном выравнивании для сравнения. В некоторых вариантах осуществления гомологичные последовательности обладают от 85% до 100% идентичностью последовательности, тогда как в других вариантах осуществления имеет место от 90% до 100% идентичность последовательности, и в более предпочтительных вариантах осуществления имеет место 95% и 100% идентичность последовательности."Homologous recombination" means the exchange of DNA fragments between two DNA molecules or paired chromosomes in a site with identical or almost identical nucleotide sequences. In a preferred embodiment, the chromosomal integration is homologous recombination. “Homologous sequences”, as used herein, mean a nucleic acid or polypeptide sequence having 100%, 99%, 98%, 97%, 96%, 95%, 94%, 93%, 92%, 91%, 90 %, 88%, 85%, 80%, 75% or 70% sequence identity with a different nucleic acid or polypeptide sequence with optimal alignment for comparison. In some embodiments, homologous sequences have from 85% to 100% sequence identity, while in other embodiments, from 90% to 100% sequence identity, and in more preferred embodiments, 95% and 100% sequence identity occurs.

Как используется в настоящем документе, «аминокислота» относится к пептидным или белковым последовательностям или их фрагментам. Термины «белок», «пептид» и «полипептид» используют взаимозаменяемо. As used herein, “amino acid” refers to peptide or protein sequences or fragments thereof. The terms “protein,” “peptide,” and “polypeptide” are used interchangeably.

Как используется в настоящем документе, «интересующий белок» и «интересующий полипептид» относятся к требуемому и/или оцениваемому белку/полипептиду. В некоторых вариантах осуществления «интересующий белок» представляет собой «родительский белок» (т.е. стартовый белок). В некоторых вариантах осуществления родительский белок представляет собой фермент дикого типа, который используется в качестве стартовой точки в конструировании/проектировании белка. В некоторых вариантах осуществления интересующий белок экспрессирован внутриклеточно, тогда как в других вариантах осуществления он представляет собой секретируемый полипептид. В особенно предпочтительных вариантах осуществления эти ферменты включают сериновые протеазы и металлопротеазы, описываемые в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления интересующий белок представляет собой секретируемый полипептид, слитый с сигнальным пептидом (т.е. амино-концевым удлиняющим сегментом на белке, подлежащем секреции). Почти все секретируемые белки используют амино-концевой белковый удлиняющий сегмент, который играет ключевую роль при направлении и перемещении белков-предшественников через мембрану. Этот удлиняющий сегмент протеолитически удаляется с помощью сигнальной пептидазы во время или сразу после прохождения через мембрану.As used herein, “protein of interest” and “polypeptide of interest” refer to the desired and / or evaluated protein / polypeptide. In some embodiments, the “protein of interest” is a “parent protein” (ie, a starting protein). In some embodiments, the parent protein is a wild-type enzyme that is used as a starting point in the construction / design of the protein. In some embodiments, the protein of interest is expressed intracellularly, while in other embodiments, it is a secreted polypeptide. In particularly preferred embodiments, these enzymes include serine proteases and metalloproteases described herein. In some embodiments, the protein of interest is a secreted polypeptide fused to a signal peptide (i.e., an amino terminal extension segment on a protein to be secreted). Nearly all secreted proteins use the amino-terminal protein extension segment, which plays a key role in directing and moving precursor proteins across the membrane. This extension segment is proteolytically removed by signal peptidase during or immediately after passing through the membrane.

Как используется в настоящем документе, термин «гетерологичный белок» относится к белку или полипептиду, который в природе не встречается в клетке-хозяине. Примеры гетерологичных белков включают ферменты, такие как гидролазы, включая протеазы. В некоторых вариантах осуществления гены, кодирующие белки, представляют собой встречающиеся в природе гены, тогда как в других вариантах осуществления используются мутировавшие и/или синтетические гены.As used herein, the term “heterologous protein” refers to a protein or polypeptide that does not naturally occur in the host cell. Examples of heterologous proteins include enzymes such as hydrolases, including proteases. In some embodiments, the implementation of the genes encoding the proteins are naturally occurring genes, while in other embodiments, mutated and / or synthetic genes are used.

Как используется в настоящем документе, «гомологичный белок» относится к белку или полипептиду, который является нативным или встречается в клетке в природе. В предпочтительных вариантах осуществления клетка представляет собой грамположительную клетку, тогда как в особенно предпочтительных вариантах осуществления клетка представляет собой клетку-хозяина Bacillus. В альтернативных вариантах осуществления, гомологичный белок представляет собой нативный белок, синтезируемый другими организмами, включая в качестве неограничивающих примеров E. coli, Cellulomonas, Bacillus, Streptomyces, Trichoderma и Aspergillus. Данное изобретение относится к клеткам-хозяевам, продуцирующим гомологичный белок посредством технологии рекомбинантных ДНК. As used herein, “homologous protein” refers to a protein or polypeptide that is native or found in a cell in nature. In preferred embodiments, the cell is a gram-positive cell, while in particularly preferred embodiments, the cell is a Bacillus host cell. In alternative embodiments, the homologous protein is a native protein synthesized by other organisms, including but not limited to E. coli , Cellulomonas , Bacillus , Streptomyces , Trichoderma, and Aspergillus . This invention relates to host cells that produce a homologous protein through recombinant DNA technology.

Как используется в настоящем документе, «область оперона» содержит группу смежных генов, которые транскрибируются в виде одной транскрипционной единицы из общего промотора и таким образом подвергаются корегуляции. В некоторых вариантах осуществления оперон содержит ген-регулятор. В наиболее предпочтительных вариантах осуществления, используются опероны, которые обладают повышенной экспрессией, судя по измерениям уровней РНК, но обладают неизвестной или излишней функцией. As used herein, an “operon region” contains a group of contiguous genes that are transcribed as a single transcriptional unit from a common promoter and thus undergo coregulation. In some embodiments, the operon comprises a regulatory gene. In the most preferred embodiments, operons are used that have increased expression, judging by measurements of RNA levels, but have unknown or excessive function.

Как используется в настоящем документе, «противомикробная область» представляет собой область, содержащую, по меньшей мере, один ген, который кодирует противомикробный белок.As used herein, an “antimicrobial region” is an region containing at least one gene that encodes an antimicrobial protein.

Говорят, что полинуклеотид «кодирует» РНК или полипептид, если в своем нативном состоянии или при манипуляциях посредством способов, известных специалистам в данной области, он может быть транскрибирован и/или транслирован для синтеза РНК, полипептида или его фрагмента. Об антисмысловой цепи такой нуклеиновой кислоты также говорят, что она кодирует последовательности. It is said that a polynucleotide “encodes” an RNA or polypeptide if, in its native state or by manipulation by methods known to those skilled in the art, it can be transcribed and / or translated to synthesize an RNA, polypeptide or fragment thereof. The antisense strand of such a nucleic acid is also said to encode sequences.

Как известно в данной области, ДНК может быть транслирована с помощью РНК полимеразы для образования РНК, но РНК может быть обратно транскрибирована с помощью обратной транскриптазы для образования ДНК. Таким образом, ДНК может кодировать РНК и наоборот.As is known in the art, DNA can be translated using RNA polymerase to form RNA, but RNA can be reverse transcribed using reverse transcriptase to form DNA. Thus, DNA can encode RNA and vice versa.

Термины «регуляторный сегмент», или «регуляторная последовательность», или «последовательность, контролирующая экспрессию» относятся к полинуклеотидной последовательности ДНК, которая функционально связана с полинуклеотидной последовательностью ДНК, которая кодирует аминокислотную последовательность полипептидной цепи, чтобы влиять на экспрессию кодируемой аминокислотной последовательности. Регуляторная последовательность может ингибировать, подавлять или способствовать экспрессии функционально связанной полинуклеотидной последовательности, кодирующей аминокислоту. The terms “regulatory segment” or “regulatory sequence” or “expression control sequence” refer to a polynucleotide DNA sequence that is operably linked to a polynucleotide DNA sequence that encodes an amino acid sequence of a polypeptide chain to affect the expression of the encoded amino acid sequence. A regulatory sequence can inhibit, inhibit, or facilitate the expression of a functionally linked polynucleotide sequence encoding an amino acid.

«Хозяйский штамм» или «клетка-хозяин» относится к хозяйскому организму, пригодному для экспрессии вектора, содержащего ДНК по настоящему изобретению."Host strain" or "host cell" refers to a host organism suitable for expression of a vector containing the DNA of the present invention.

Фермент «сверхэкспрессирован» в клетке-хозяине, если фермент экспрессирован в клетке при более высоком уровне, чем уровень, при котором он экспрессирован в соответствующей клетке дикого типа. An enzyme is “overexpressed” in a host cell if the enzyme is expressed in the cell at a level higher than the level at which it is expressed in the corresponding wild-type cell.

В настоящем документе термины «белок» и «полипептид» используются взаимозаменяемо. На протяжении этого раскрытия используется трехбуквенный код для аминокислот, определенный в соответствии с IUPAC-IUB Объединенной комиссией по биохимической номенклатуре (JCBN). Также следует понимать, что полипептид может кодироваться более чем одной нуклеотидной последовательностью по причине вырожденности генетического кода. As used herein, the terms “protein” and “polypeptide” are used interchangeably. Throughout this disclosure, a three-letter code for amino acids is used as determined in accordance with the IUPAC-IUB of the Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). It should also be understood that the polypeptide can be encoded by more than one nucleotide sequence due to the degeneracy of the genetic code.

«Пропоследовательность» представляет собой аминокислотную последовательность между сигнальной последовательностью и зрелой протеазой, которая необходима для секреции протеазы. Отщепление пропоследовательности приведет к образованию зрелой активной протеазы.A "sequence" is an amino acid sequence between a signal sequence and a mature protease, which is necessary for secretion of the protease. Cleavage of the prosequence will result in the formation of a mature active protease.

Термины «сигнальная последовательность» или «сигнальный пептид» относятся к любой последовательности нуклеотидов и/или аминокислот, которые участвуют в секреции зрелой или прекурсорной формы белка. Это определение сигнальной последовательности является функциональным, что говорит о том, что включены все те аминокислотные последовательности, кодируемые N-концевой частью белкового гена, которые участвуют в осуществлении секреции белка. Они часто, но не всегда, связаны с N-концевой частью белка или с N-концевой частью белка-предшественника. Сигнальная последовательность может быть эндогенной или экзогенной. Сигнальная последовательность может быть естественным образом связана с белком (например, протеазой) или может быть из другого гена, кодирующего другой секретируемый белок. Одна образцовая экзогенная сигнальная последовательность содержит первые семь аминокислотных остатков сигнальной последовательности из субтилизина B. subtilis, слитого с остатком от сигнальной последовательности субтилизина из B. lentus (ATCC 21536). The terms “signal sequence” or “signal peptide” refer to any sequence of nucleotides and / or amino acids that are involved in the secretion of a mature or precursor form of a protein. This determination of the signal sequence is functional, which means that all those amino acid sequences encoded by the N-terminal part of the protein gene that are involved in the secretion of the protein are included. They are often, but not always, linked to the N-terminal portion of the protein or to the N-terminal portion of the precursor protein. The signal sequence may be endogenous or exogenous. The signal sequence may be naturally associated with a protein (eg, a protease) or may be from another gene encoding another secreted protein. One exemplary exogenous signal sequence contains the first seven amino acid residues of the signal sequence from B. subtilis subtilisin fused to the residue of the subtilisin signal sequence from B. lentus (ATCC 21536).

Термин «гибридная сигнальная последовательность» относится к сигнальным последовательностям, в которых часть последовательности, полученная из экспрессирующего хозяйского организма, слита с сигнальной последовательностью гена, подлежащего экспрессии. В некоторых вариантах осуществления применяются синтетические последовательности.The term "hybrid signal sequence" refers to signal sequences in which part of the sequence obtained from the expressing host organism is fused to the signal sequence of the gene to be expressed. In some embodiments, synthetic sequences are used.

Термин «в значительной степени одинаковая сигнальная активность» относится к сигнальной активности, на которую указывает значительной степени одинаковая секреция протеазы в сбраживаемую среду, например уровень протеазы в сбраживаемой среде составляет, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 60%, по меньшей мере, 70%, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 98% от уровней секретируемой протеазы в сбраживаемой среде, которая обеспечена сигнальной последовательностью. The term “substantially the same signaling activity” refers to signaling activity, which is indicated to a large extent by the same protease secretion into the fermentation medium, for example, the protease level in the fermentation medium is at least 50%, at least 60%, at least at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 98% of the levels of secreted protease in the fermented medium, which is provided with a signal sequence.

Термин «зрелая» форма белка или пептида относится к конечной функциональной форме белка или пептида. В качестве примера, зрелая форма протеазы NprE по настоящему изобретению, по меньшей мере, содержит аминокислотную последовательность из SEQ ID NO:3.The term “mature” form of a protein or peptide refers to the final functional form of a protein or peptide. As an example, the mature form of the NprE protease of the present invention at least contains the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3.

Термин «прекурсорная» форма белка или пептида относится к зрелой форме белка, которая имеет пропоследовательность, функционально связанную с амино- или карбокси-концом белка. Прекурсор также может обладать «сигнальной» последовательностью, функционально связанной с амино-концом пропоследовательности. Прекурсор также может содержать дополнительные полинуклеотиды, которые участвуют в посттрансляционной активности (например, полинуклеотиды отщепляются оттуда, чтобы покинуть зрелую форму белка или пептида).The term “precursor” form of a protein or peptide refers to a mature form of a protein that has a sequence that is operably linked to the amino or carboxy terminus of the protein. The precursor may also have a “signal” sequence functionally linked to the amino terminus of the pro sequence. The precursor may also contain additional polynucleotides that are involved in post-translational activity (for example, polynucleotides are cleaved from there to leave the mature form of the protein or peptide).

«Встречающийся в природе фермент» и «встречающийся в природе белок» указывают на фермент или белок, обладающий немодифицированной аминокислотной последовательностью, идентичной последовательности, найденной в природе. Встречающиеся в природе ферменты включают нативные ферменты, такие ферменты естественным образом экспрессированы или найдены в конкретном микроорганизме.“Naturally occurring enzyme” and “naturally occurring protein” indicate an enzyme or protein having an unmodified amino acid sequence identical to that found in nature. Naturally occurring enzymes include native enzymes, such enzymes are naturally expressed or found in a particular microorganism.

Термины «выделенный из» и «полученный из» относятся не только к ферменту (например, протеазе), синтезированному или синтезируемому штаммом рассматриваемого организма, но также к ферменту, кодируемому последовательностью ДНК, выделенной из такого штамма, и продуцируемому в хозяйском организме, содержащем такую последовательность ДНК. Дополнительно, термин относится к ферменту, который кодируется последовательностью ДНК синтетического и/или кДНК происхождения и который обладает идентификационными характеристиками рассматриваемого фермента.The terms “isolated from” and “obtained from” refer not only to an enzyme (eg, a protease) synthesized or synthesized by a strain of the organism in question, but also to an enzyme encoded by a DNA sequence isolated from such a strain and produced in a host organism containing such DNA sequence. Additionally, the term refers to an enzyme that is encoded by a DNA sequence of synthetic and / or cDNA origin and which has the identification characteristics of the enzyme in question.

«Производное» в рамках этого определения, как правило, сохраняет характеристическую протеолитическую активность, наблюдаемую у дикого типа, нативной или родительской формы в случае, если производное пригодно для целей, сходных с целями применения дикого типа, нативной или родительской формы. Функциональные производные фермента охватывают встречающиеся в природе, синтетически или рекомбинантно созданные пептиды или фрагменты пептидов, обладающие основными характеристиками родительского фермента. A “derivative” as part of this definition, as a rule, retains the characteristic proteolytic activity observed in the wild type, native or parent form, if the derivative is suitable for purposes similar to the purpose of using the wild type, native or parent form. Functional derivatives of the enzyme encompass naturally occurring, synthetically or recombinantly generated peptides or fragments of peptides that possess the basic characteristics of the parent enzyme.

Термин «функциональное производное» относится к производному нуклеиновой кислоты, имеющему функциональные характеристики нуклеиновой кислоты, кодирующей фермент. Функциональные производные нуклеиновой кислоты, которые кодируют ферменты, предоставленные в настоящем документе, охватывают встречающиеся в природе, синтетически или рекомбинантно созданные нуклеиновые кислоты или фрагменты. Нуклеиновая кислота дикого типа, кодирующая ферменты по настоящему изобретению, включает встречающиеся в природе аллели и гомологи, основанные на вырожденности генетического кода, известной в данной области. The term “functional derivative” refers to a nucleic acid derivative having the functional characteristics of a nucleic acid encoding an enzyme. Functional nucleic acid derivatives that encode the enzymes provided herein encompass naturally occurring, synthetically or recombinantly generated nucleic acids or fragments. The wild-type nucleic acid encoding the enzymes of the present invention includes naturally occurring alleles and homologues based on the degeneracy of the genetic code known in the art.

Термин «идентичный» в контексте двух последовательностей нуклеиновых кислот или полипептидов относится к остаткам в двух последовательностях, которые являются одинаковыми при выравнивании с максимальным совпадением, которое измеряется с использованием одного из следующих алгоритмов сравнения последовательностей или анализа.The term "identical" in the context of two sequences of nucleic acids or polypeptides refers to residues in two sequences that are the same when aligned with the maximum match, which is measured using one of the following sequence comparison or analysis algorithms.

Термин «оптимальное выравнивание» относится к выравниванию, дающему наивысшее значение процента идентичности.The term “optimal alignment” refers to alignment giving the highest percentage of identity.

«Процент идентичности последовательностей», «процент идентичности аминокислотных последовательностей», «процент идентичности генных последовательностей» и/или «процент идентичности последовательности нуклеиновых кислот/полинуклеотидов» по отношению к двум аминокислотным, полинуклеотидным и/или генным последовательностям (в соответствующих случаях) относятся к процентному содержанию остатков, которые идентичны в двух последовательностях, когда эти последовательности оптимально выровнены. Таким образом, 80% идентичность аминокислотных последовательностей обозначает, что 80% аминокислот в двух оптимально выровненных полипептидных последовательностях идентичны. “Percentage of sequence identity”, “Percentage of amino acid sequence identity”, “Percentage of gene sequence identity” and / or “Percentage of nucleic acid / polynucleotide sequence identity” with respect to two amino acid, polynucleotide and / or gene sequences (as appropriate) refer to the percentage of residues that are identical in two sequences when these sequences are optimally aligned. Thus, 80% amino acid sequence identity means that 80% of the amino acids in the two optimally aligned polypeptide sequences are identical.

Таким образом, фраза «в значительной степени идентичны» в контексте двух нуклеиновых кислот или полипептидов относится к полинуклеотиду или полипептиду, который обладает, по меньшей мере, 70% идентичностью последовательности, предпочтительно по меньшей мере, 75%, предпочтительно по меньшей мере, 80%, предпочтительно по меньшей мере, 85%, предпочтительно по меньшей мере, 90%, предпочтительно по меньшей мере, 95%, предпочтительно по меньшей мере, 97%, предпочтительно по меньшей мере, 98% и предпочтительно по меньшей мере, 99% идентичностью последовательности по сравнению с эталонной последовательностью при использовании программ или алгоритмов (например, BLAST, ALIGN, CLUSTAL) со стандартными параметрами. Одним признаком того, что два полипептида в значительной степени идентичны, является то, что первый полипептид обладает иммунологической перекрестной реактивностью со вторым полипептидом. Типично, полипептиды, которые отличаются консервативными аминокислотными заменами, иммунологически кросс-реактивны. Таким образом, полипептид в значительной степени идентичен второму полипептиду, например, когда два пептида отличаются только консервативной заменой. Другой признак того, что две последовательности нуклеиновой кислоты в значительной степени идентичны, заключается в том, что две молекулы гибридизуются друг с другом при строгих условиях (например, в диапазоне от средне до крайне строгих). Thus, the phrase “substantially identical” in the context of two nucleic acids or polypeptides refers to a polynucleotide or polypeptide that has at least 70% sequence identity, preferably at least 75%, preferably at least 80% preferably at least 85%, preferably at least 90%, preferably at least 95%, preferably at least 97%, preferably at least 98% and preferably at least 99% sequence identity spine as compared to a reference sequence using the programs or algorithms (e.g., BLAST, ALIGN, CLUSTAL) using standard settings. One sign that the two polypeptides are substantially identical is that the first polypeptide has immunological cross-reactivity with the second polypeptide. Typically, polypeptides that differ in conservative amino acid substitutions are immunologically cross-reactive. Thus, the polypeptide is substantially identical to the second polypeptide, for example, when two peptides differ only by conservative substitution. Another indication that the two nucleic acid sequences are substantially identical is that the two molecules hybridize to each other under stringent conditions (for example, in the range from medium to extremely stringent).

Термин «выделенный» или «очищенный» относится к материалу, который удален из своего исходного окружения (например, природного окружения, если он встречается в природе). Например, о материале говорят, что он «очищен», когда в конкретной композиции он присутствует в большей или меньшей концентрации, чем встречается в существующем в природе организме, или в организме дикого типа, или в сочетании с компонентами, которые обычно не присутствуют при экспрессии во встречающемся в природе организме или в организме дикого типа. Например, встречающийся в природе полинуклеотид или полипептид, присутствующий в живом организме, не является выделенным, но тот же полинуклеотид или полипептид, отделенный от некоторых или всех материалов, сосуществующих с ним в естественной системе, является выделенным. В некоторых вариантах осуществления такие полинуклеотиды являются частью вектора и/или такие полинуклеотиды или полипептиды являются частью композиции, и все же выделены в таком векторе или композиции, которые не являются частью их естественной среды. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, говорят, что нуклеиновая кислота или белок очищены, например, если они являются источником в основном одной полосы на электрофоретическом геле или в блоттинге. The term “isolated” or “purified” refers to material that is removed from its original environment (for example, the natural environment, if it occurs in nature). For example, it is said about a material that it is “purified” when it is present in a particular composition in a higher or lower concentration than that found in an organism existing in nature, or in a wild-type organism, or in combination with components that are not usually present during expression in a naturally occurring organism or in a wild-type organism. For example, a naturally occurring polynucleotide or polypeptide present in a living organism is not isolated, but the same polynucleotide or polypeptide separated from some or all of the materials coexisting with it in the natural system is isolated. In some embodiments, the implementation of such polynucleotides are part of the vector and / or such polynucleotides or polypeptides are part of the composition, and yet isolated in such a vector or composition that are not part of their natural environment. In some preferred embodiments, it is said that the nucleic acid or protein is purified, for example, if they are the source of substantially the same band on an electrophoretic gel or in blotting.

Термин «выделенный», при использовании в отношении последовательности ДНК, относится к последовательности ДНК, которая была удалена из ее естественного генетического окружения и таким образом свободна от других посторонних или нежелательных кодирующих последовательностей, и существует в форме, пригодной для использования в генетически сконструированных системах продуцирования белка. Такие выделенные молекулы представляют собой молекулы, которые отделены от их естественного окружения и включают кДНК и геномные клоны. Выделенные молекулы ДНК по настоящему изобретению свободны от других генов, с которыми они, как правило, связаны, но могут содержать встречающиеся в природе 5'- и 3'-нетранслируемые области, такие как промоторы и терминаторы. Идентификация связанных областей будет очевидна специалистам в данной области (см., например, Dynan and Tijan, Nature 316:774-78, 1985). Термин «выделенная последовательность ДНК» альтернативно обозначается как «клонированная последовательность ДНК».The term "isolated" when used in relation to a DNA sequence refers to a DNA sequence that has been removed from its natural genetic environment and thus free from other extraneous or undesirable coding sequences, and exists in a form suitable for use in genetically engineered production systems squirrel. Such isolated molecules are molecules that are separated from their natural environment and include cDNA and genomic clones. The isolated DNA molecules of the present invention are free from other genes with which they are usually associated, but may contain naturally occurring 5'- and 3'-untranslated regions, such as promoters and terminators. Identification of related areas will be apparent to those skilled in the art (see, for example, Dynan and Tijan, Nature 316: 774-78, 1985). The term "isolated DNA sequence" is alternatively referred to as "cloned DNA sequence".

Термин «выделенный», при использовании в отношении белка, относится к белку, который найден в состоянии, отличающемся от естественной среды. В предпочтительной форме, выделенный белок в значительной степени свободен от других белков, конкретно от других гомологичных белков. Выделенный белок обладает более чем 10% чистотой, предпочтительно более чем 20% чистотой и даже более предпочтительно более чем 30% чистотой, которую определяют с помощью SDS-PAGE. Дополнительные аспекты изобретения охватывают белок в форме с высокой степенью очистки (т.е. более чем 40% чистоты, более чем 60% чистоты, более чем 80% чистоты, более чем 90% чистоты, более чем 95% чистоты, более чем 97% чистоты и даже более чем 99% чистоты), которую определяют с помощью SDS-PAGE.The term "isolated", when used in relation to a protein, refers to a protein that is found in a state different from the natural environment. In a preferred form, the isolated protein is substantially free of other proteins, particularly other homologous proteins. The isolated protein has more than 10% purity, preferably more than 20% purity and even more preferably more than 30% purity, which is determined using SDS-PAGE. Additional aspects of the invention encompass protein in a highly purified form (i.e., more than 40% pure, more than 60% pure, more than 80% pure, more than 90% pure, more than 95% pure, more than 97% purity and even more than 99% purity), which is determined using SDS-PAGE.

Как используется в настоящем документе, термин «комбинаторный мутагенез» относится к способам, в которых создают библиотеки вариантов стартовых последовательностей. В этих библиотеках варианты содержат одну или несколько мутаций, выбранных из предопределенного набора мутаций. Кроме того, способы предоставляют средства для введения случайных мутаций, которые не являются членами предопределенного набора мутаций. В некоторых вариантах осуществления способы содержат способы, изложенные в заявке США № 09/699250, поданной 26 октября 2000 г. В альтернативных вариантах осуществления, способы комбинаторного мутагенеза охватывают коммерчески доступные наборы (например, QUIKCHANGE® Multisite, Stratagene, La Jolla, CA).As used herein, the term “combinatorial mutagenesis” refers to methods in which libraries of variants of starting sequences are created. In these libraries, variants contain one or more mutations selected from a predefined set of mutations. In addition, the methods provide means for introducing random mutations that are not members of a predefined set of mutations. In some embodiments, the methods comprise the methods set forth in US Application No. 09/699250, filed October 26, 2000. In alternative embodiments, combinatorial mutagenesis methods encompass commercially available kits (e.g. QUIKCHANGE® Multisite, Stratagene, La Jolla, CA).

Как используется в настоящем документе, термин «вариант» относится к белку, который был получен из белка-предшественника (например, «родительского» белка) посредством добавления, замены или делеции одной или нескольких аминокислот. В некоторых вариантах осуществления вариант содержит, по меньшей мере, одну модификацию, которая содержит изменения заряда по сравнению с белком-предшественником. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, белок-предшественник представляет собой родительский белок, который представляет собой белок дикого типа.As used herein, the term “variant” refers to a protein that has been derived from a precursor protein (eg, a “parent” protein) by the addition, substitution or deletion of one or more amino acids. In some embodiments, the embodiment comprises at least one modification that comprises charge changes compared to the precursor protein. In some preferred embodiments, the precursor protein is a parent protein that is a wild-type protein.

Как используется в настоящем документе, термин «библиотека мутантов» относится к популяции клеток, которые идентичны в большей части своих геномов, но включают различные гомологи одного или нескольких генов. Такие библиотеки можно использовать, например, для идентификации генов или оперонов с улучшенными характеристиками. As used herein, the term “mutant library” refers to a population of cells that are identical in most of their genomes but include different homologues of one or more genes. Such libraries can be used, for example, to identify genes or operons with improved characteristics.

Как используется в настоящем документе, термин «стартовый ген» относится к интересующему гену, который кодирует интересующий белок, который должен быть улучшен и/или изменен с использованием настоящего изобретения. As used herein, the term “start gene” refers to a gene of interest that encodes a protein of interest that needs to be improved and / or modified using the present invention.

Как используется в настоящем документе, термины «множественное выравнивание последовательностей» и «МВП» относятся к последовательностям множества гомологов стартового гена, которые выровнены с использованием алгоритма (например, Clustal W). As used herein, the terms “multiple sequence alignment” and “MVP” refer to sequences of a plurality of start gene homologues that are aligned using an algorithm (eg, Clustal W).

Как используется в настоящем документе, термины «консенсусная последовательность» и «каноническая последовательность» относятся к первоначальной аминокислотной последовательности, с которой сравнивают все варианты конкретного белка или интересующей последовательности. Термины также относятся к последовательности, в которой приведены нуклеотиды, которые наиболее часто присутствуют в интересующей последовательности ДНК. Для каждой позиции в гене консенсусная последовательность дает аминокислоту, которая наиболее часто встречается в этой позиции в МВП. As used herein, the terms "consensus sequence" and "canonical sequence" refer to the original amino acid sequence with which all variants of a particular protein or sequence of interest are compared. The terms also refer to the sequence in which the nucleotides that are most often present in the DNA sequence of interest are listed. For each position in the gene, the consensus sequence gives the amino acid that is most often found at this position in the MEP.

Как используется в настоящем документе, термин «консенсусная мутация» относится к различиям в последовательности стартового гена и консенсусной последовательности. Консенсусные мутации устанавливают сравнением последовательности стартового гена и консенсусной последовательности, полученной из МВП. В некоторых вариантах осуществления консенсусные мутации введены в стартовый ген из условия, чтобы он стал больше похож на консенсусную последовательность. Консенсусные мутации также включают аминокислотные замены, которые меняют аминокислоту в стартовом гене на аминокислоту, которая более часто встречается в МВП в этой позиции по отношению к частоте этой аминокислоты в стартовом гене. Таким образом, термин консенсусная мутация включает все единичные аминокислотные замены, которые заменяют аминокислоту стартового гена на аминокислоту, которая встречается более часто, чем аминокислота в МВП. As used herein, the term “consensus mutation” refers to differences in the start gene sequence and the consensus sequence. Consensus mutations are established by comparing the start gene sequence and the consensus sequence obtained from the MEP. In some embodiments, consensus mutations are introduced into the starting gene so that it becomes more like a consensus sequence. Consensus mutations also include amino acid substitutions that change the amino acid in the starting gene to the amino acid that is more often found in the MEP at this position relative to the frequency of this amino acid in the starting gene. Thus, the term consensus mutation includes all single amino acid substitutions that replace the amino acid of the starting gene with an amino acid that is more common than the amino acid in the MEP.

Как используется в настоящем документе, термин «исходный вариант с благоприятными свойствами» относится к варианту, который был идентифицирован посредством скрининга библиотеки комбинаторного консенсусного мутагенеза. В предпочтительных вариантах осуществления исходные варианты с благоприятными свойствами обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками по сравнению со стартовым геном.As used herein, the term “parental variant with favorable properties” refers to a variant that has been identified by screening a library of combinatorial consensus mutagenesis. In preferred embodiments, the initial variants with favorable properties have improved performance compared to the starting gene.

Как используется в настоящем документе, термин «улучшенный вариант с благоприятными свойствами» относится к варианту, который был установлен посредством скрининга расширенной библиотеки комбинаторного консенсусного мутагенеза. As used herein, the term “improved variant with favorable properties” refers to a variant that has been established by screening an expanded library of combinatorial consensus mutagenesis.

Как используется в настоящем документе, термины «улучшающая мутация» и «мутация, повышающая эффективность» относятся к мутации, которая ведет к улучшенной эффективности, когда ее вводят в стартовый ген. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, эти мутации идентифицируют посредством секвенирования вариантов с благоприятными свойствами, установленных в ходе стадии скрининга данного способа. В большинстве вариантов осуществления вероятно, что мутации, которые чаще находят в вариантах с благоприятными свойствами, являются улучшающими мутациями по сравнению с нескринированной библиотекой комбинаторного консенсусного мутагенеза. As used herein, the terms “enhancing mutation” and “mutation enhancing efficacy” refer to a mutation that leads to improved efficacy when introduced into the starting gene. In some preferred embodiments, these mutations are identified by sequencing variants with favorable properties established during the screening step of this method. In most embodiments, it is likely that mutations, which are more often found in variants with favorable properties, are improving mutations compared to an unscreened library of combinatorial consensus mutagenesis.

Как используется в настоящем документе, термин «обогащенная библиотека комбинаторного консенсусного мутагенеза» относится к библиотеке ККМ, которая спроектирована и сконструирована на основе результатов скрининга и/или секвенирования из раннего цикла ККМ мутагенеза и скрининга. В некоторых вариантах осуществления обогащенная библиотека ККМ основана на последовательности исходного варианта с благоприятными свойствами, полученного из раннего цикла ККМ. В дополнительных вариантах осуществления, обогащенная ККМ спроектирована из условия, чтобы мутациям, которые часто наблюдаются в исходных вариантах с благоприятными свойствами из ранних циклов мутагенеза и скрининга, отдавалось предпочтение. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления это осуществляется посредством пропуска праймеров, которые кодируют мутации, снижающие эффективность, или посредством увеличения концентрации праймеров, которые кодируют мутации, повышающие эффективность, по отношению к другим праймерам, которые использовались в ранних библиотеках ККМ. As used herein, the term “enriched library of combinatorial consensus mutagenesis” refers to a KKM library that is designed and constructed based on the results of screening and / or sequencing from an early cycle of KKM mutagenesis and screening. In some embodiments, the enriched CMC library is based on the sequence of an initial variant with favorable properties obtained from an early CMC cycle. In further embodiments, the enriched CMC is designed so that mutations that are often observed in the parental variants with favorable properties from the early mutagenesis and screening cycles are preferred. In some preferred embodiments, this is accomplished by skipping primers that code for mutations that decrease efficiency, or by increasing the concentration of primers that code for mutations that increase efficiency with respect to other primers that were used in early KKM libraries.

Как используется в настоящем документе, термин «мутации, снижающие эффективность» относится к мутациям в библиотеке комбинаторного консенсусного мутагенеза, которые реже находят в вариантах с благоприятными свойствами в результате скрининга по сравнению с нескринированной библиотекой комбинаторного консенсусного мутагенеза. В предпочтительных вариантах осуществления процесс скрининга удаляет и/или снижает относительное содержание вариантов, которые содержат «мутации, снижающие эффективность». As used herein, the term “efficacy-reducing mutations” refers to mutations in the library of combinatorial consensus mutagenesis that are less likely to be found in variants with favorable properties as a result of screening compared to an unscreened library of combinatorial consensus mutagenesis. In preferred embodiments, the screening process removes and / or reduces the relative content of variants that contain "mutations that reduce effectiveness."

Как используется в настоящем документе, термин «функциональный анализ» относится к анализу, который обеспечивает измерение активности белка. В особенно предпочтительных вариантах осуществления термин относится к аналитическим системам, в которых белок анализируют на предмет его способности функционировать при его обычной нагрузке. Например, в случае ферментов, функциональный анализ касается определения эффективности фермента в катализе реакции.As used herein, the term “functional assay” refers to an assay that provides a measure of protein activity. In particularly preferred embodiments, the term refers to assay systems in which a protein is analyzed for its ability to function under its normal load. For example, in the case of enzymes, functional analysis concerns the determination of the effectiveness of an enzyme in catalysing a reaction.

Как используется в настоящем документе, термин «намеченное свойство» относится к свойству стартового гена, которое должно быть изменено. Не планируется, что настоящее изобретение ограничивается любым конкретным намеченным свойством. Однако, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления, намеченное свойство представляет собой стабильность продукта гена (например, устойчивость к денатурации, протеолизу или другим разрушающим факторам), тогда как в других вариантах осуществления изменен уровень продукции в продуцирующем хозяйском организме. Фактически, предполагается, что любое свойство стартового гена найдет применение в настоящем изобретении.As used herein, the term “intended property” refers to a property of a start gene that needs to be changed. It is not intended that the present invention be limited to any particular intended property. However, in some preferred embodiments, the intended property is the stability of the gene product (for example, resistance to denaturation, proteolysis or other destructive factors), while in other embodiments, the level of production in the producing host is changed. In fact, it is contemplated that any property of the starting gene will find use in the present invention.

Термин «свойство» или его грамматические эквиваленты в контексте нуклеиновой кислоты, как используется в настоящем документе, относится к любой характеристике или свойству нуклеиновой кислоты, которое можно выбрать или обнаружить. Эти свойства включают в качестве неограничивающих примеров свойство воздействовать на связывание с полипептидом, свойство, придаваемое клетке, содержащей конкретную нуклеиновую кислоту, свойство воздействовать на транскрипцию гена (например, сила промотора, распознание промотора, регулирование промотора, энхансерная функция), свойство воздействовать на процессинг РНК (например, сплайсинг РНК, стабильность РНК, конформацию РНК и посттранскрипционную модификацию), свойство воздействовать на трансляцию (например, уровень, регулирование, связывание мРНК с рибосомальными белками, посттрансляционная модификация). Например, в нуклеиновой кислоте сайт связывания фактора транскрипции, полимеразы, регуляторного фактора и т.д. может быть изменен для создания требуемых характеристик или для идентификации нежелательных характеристик. The term “property” or its grammatical equivalents in the context of a nucleic acid, as used herein, refers to any characteristic or property of a nucleic acid that can be selected or detected. These properties include, but are not limited to, an effect on binding to a polypeptide, a property conferred on a cell containing a particular nucleic acid, a property on transcription of a gene (e.g., promoter strength, recognition of a promoter, regulation of a promoter, enhancer function), a property on RNA processing (for example, RNA splicing, RNA stability, RNA conformation and post-transcriptional modification), the ability to affect translation (for example, level, regulation , Binding of mRNA to ribosomal proteins, post-translational modification). For example, in nucleic acid, the binding site of a transcription factor, polymerase, regulatory factor, etc. can be modified to create the desired characteristics or to identify undesirable characteristics.

Термин «свойство» или его грамматические эквиваленты в контексте полипептида, как используется в настоящем документе, относится к любой характеристике или свойству полипептида, которое можно выбрать или обнаружить. Эти свойства включают в качестве неограничивающих примеров окислительную стабильность, субстратную специфичность, каталитическую активность, тепловую стабильность, стабильность в щелочах, pH профиль активности, устойчивость к протеолитической деградации, KM, kcat, отношение kcat/KM, укладку белка, стимулирование иммунного ответа, способность связываться с лигандом, способность связываться с рецептором, способность секретироваться, способность экспонироваться на поверхности клетки, способность к олигомеризации, способность передавать сигналы, способность стимулировать клеточную пролиферацию, способность ингибировать клеточную пролиферацию, способность индуцировать апоптоз, способность модифицироваться фосфорилированием или гликозилированием, способность лечить заболевание.The term “property” or its grammatical equivalents in the context of a polypeptide, as used herein, refers to any characteristic or property of a polypeptide that can be selected or detected. These properties include, but are not limited to, oxidative stability, substrate specificity, catalytic activity, thermal stability, alkali stability, pH activity profile, resistance to proteolytic degradation, K M , k cat , k cat / K M ratio, protein folding, immune stimulation response, the ability to bind to the ligand, the ability to bind to the receptor, the ability to secrete, the ability to exhibit on the surface of the cell, the ability to oligomerize, the ability to transmit signals, ability to stimulate cell proliferation, ability to inhibit cell proliferation, ability to induce apoptosis, ability to be modified by phosphorylation or glycosylation, ability to treat a disease.

Как используется в настоящем документе, термин «скрининг» имеет свое обычное значение в данной области и, в основном, представляет собой многостадийный процесс. На первой стадии предоставляют мутантную нуклеиновую кислоту или вариант ее полипептида. На второй стадии определяют свойство мутантной нуклеиновой кислоты или варианта полипептида. На третьей стадии свойство, которое определили, сравнивают со свойством соответствующей родительской нуклеиновой кислоты, со свойством соответствующего встречающегося в природе полипептида или со свойством стартового материала (например, начальной последовательности) для создания мутантной нуклеиновой кислоты.As used herein, the term "screening" has its usual meaning in this field and, basically, is a multi-stage process. In a first step, a mutant nucleic acid or variant polypeptide thereof is provided. In a second step, the property of a mutant nucleic acid or polypeptide variant is determined. In a third step, the property that has been determined is compared with the property of the corresponding parent nucleic acid, with the property of the corresponding naturally occurring polypeptide, or with the property of the starting material (e.g., the initial sequence) to create the mutant nucleic acid.

Профессионалу в данной области будет ясно, что процедура скрининга для получения нуклеиновой кислоты или белка с измененным свойством зависит от свойства стартового материала, модификация которого предназначена для облегчения создания мутантной нуклеиновой кислоты. Поэтому профессионал оценит то, что изобретение не ограничено любым определенным свойством, подлежащим скринингу, и что следующее описание свойств перечисляет только пояснительные примеры. Способы скрининга конкретного свойства, как правило, описаны в данной области. Например, можно измерить связывание, pH, специфичность и т.д. до и после мутации, где перемена указывает на изменение. Предпочтительно, скрининг осуществляется высокопроизводительным способом, одновременно включая множество образцов, подлежащих скринингу, включая в качестве неограничивающих примеров анализы с использованием чипов, фаговый дисплей и множество субстратов и/или индикаторов. It will be clear to a person skilled in the art that the screening procedure for obtaining a nucleic acid or protein with a modified property depends on the property of the starting material, the modification of which is intended to facilitate the creation of mutant nucleic acid. Therefore, a professional will appreciate that the invention is not limited to any particular property to be screened, and that the following description of properties lists only illustrative examples. Methods for screening a particular property are generally described in the art. For example, you can measure binding, pH, specificity, etc. before and after the mutation, where a change indicates a change. Preferably, the screening is carried out in a high throughput manner, including at the same time a plurality of samples to be screened, including, but not limited to, analysis using chips, phage display and a plurality of substrates and / or indicators.

Как используется в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления скрининг охватывает стадии отбора, на которых интересующие варианты обогащают из совокупности вариантов. Примеры этих вариантов осуществления включают отбор вариантов, которые дают хозяйскому организму преимущество в росте, а также фаговый дисплей или любой другой способ выявления, где варианты могут быть захвачены из совокупности вариантов на основании их связывающих или каталитических свойств. В предпочтительном варианте осуществления библиотека вариантов подвергается внешнему воздействию (нагревание, протеаза, денатурация) и впоследствии варианты, которые остаются интактными, идентифицируют в скрининге или обогащают посредством отбора. Предполагается, что термин охватывает любые пригодные средства для отбора. Фактически, не планируется, что настоящее изобретение будет ограничено любым конкретным способом скрининга.As used herein, in some embodiments, screening encompasses screening steps at which options of interest are enriched from the totality of options. Examples of these embodiments include selecting options that give the host a growth advantage, as well as a phage display or any other detection method, where the options can be captured from the totality of options based on their binding or catalytic properties. In a preferred embodiment, the library of variants is exposed to external influences (heating, protease, denaturation) and subsequently variants that remain intact are identified by screening or enriched by selection. The term is intended to encompass any suitable means for selection. In fact, it is not intended that the present invention be limited to any particular screening method.

Как используется в настоящем документе, термин «нацеленный случайный отбор» относится к процессу, в котором создается множество последовательностей, в которых одна или несколько позиций были рандомизированы. В некоторых вариантах осуществления рандомизация является полной (т.е. все четыре нуклеотида, A, T, G и C, могут встречаться в рандомизированной позиции). В альтернативных вариантах осуществления, рандомизация нуклеотида ограничена поднабором четырех нуклеотидов. Нацеленный случайный отбор может быть применен к одному или нескольким кодонам последовательности, кодирующим один или несколько интересующих белков. После экспрессии из полученных библиотек создают белковые популяции, в которых одна или несколько аминокислотных позиций могут содержать смесь из всех 20 аминокислот или поднабора аминокислот, который определяется схемой рандомизации рандомизированного кодона. В некоторых вариантах осуществления отдельные члены популяции, полученной в результате нацеленного случайного отбора, отличаются по количеству аминокислот, из-за нацеленной или случайной вставки или делеции кодонов. В дополнительных вариантах осуществления синтетические аминокислоты включены в созданные белковые популяции. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, большая часть членов популяции, полученной в результате нацеленного случайного отбора, проявляет более высокую гомологию последовательности по отношению к консенсусной последовательности, чем стартовый ген. В некоторых вариантах осуществления последовательность кодирует один или несколько интересующих белков. В альтернативных вариантах осуществления, белки имеют различные биологические функции. В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, вводимая последовательность содержит, по меньшей мере, один селективный маркер. Эта последовательность может кодировать один или несколько интересующих белков. Они могут обладать другой биологической функцией(ями). Во многих случаях вводимая последовательность будет содержать селективный маркер, такой как ген, который обеспечивает устойчивость к антибиотику. As used herein, the term “targeted random selection” refers to a process in which multiple sequences are created in which one or more positions have been randomized. In some embodiments, the randomization is complete (i.e., all four nucleotides, A, T, G, and C, may occur in a randomized position). In alternative embodiments, nucleotide randomization is limited to a subset of four nucleotides. Targeted random selection can be applied to one or more codons of a sequence encoding one or more proteins of interest. After expression from the obtained libraries, protein populations are created in which one or more amino acid positions may contain a mixture of all 20 amino acids or a subset of amino acids, which is determined by the randomization scheme of a randomized codon. In some embodiments, individual members of a targeted random selection population differ in the number of amino acids due to targeted or random insertion or deletion of codons. In further embodiments, synthetic amino acids are included in the generated protein populations. In some preferred embodiments, a large portion of the population from targeted random selection exhibits higher sequence homology with respect to the consensus sequence than the start gene. In some embodiments, the sequence encodes one or more proteins of interest. In alternative embodiments, the proteins have various biological functions. In some further preferred embodiments, the input sequence comprises at least one selective marker. This sequence can encode one or more proteins of interest. They may have other biological function (s). In many cases, the introduced sequence will contain a selectable marker, such as a gene, that provides antibiotic resistance.

Термины «модифицированная последовательность» и «модифицированные гены», используемые в настоящем документе взаимозаменяемо, относятся к последовательности, которая содержит делецию, вставку или нарушение встречающейся в природе последовательности нуклеиновой кислоты. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, продукт экспрессии модифицированной последовательности представляет собой усеченный белок (например, если модификация представляет собой делецию или нарушение последовательности). В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления, усеченный белок сохраняет биологическую активность. В альтернативных вариантах осуществления, продукт экспрессии модифицированной последовательности представляет собой удлиненный белок (например, модификации, содержащие вставку в последовательность нуклеиновой кислоты). В некоторых вариантах осуществления вставка приводит к усеченному белку (например, когда вставка приводит к образованию стоп-кодона). Таким образом, вставка может приводить или к усеченному белку, или к удлиненному белку в качестве продукта экспрессии.The terms “modified sequence” and “modified genes” as used herein interchangeably refer to a sequence that contains a deletion, insertion, or violation of a naturally occurring nucleic acid sequence. In some preferred embodiments, the expression product of the modified sequence is a truncated protein (for example, if the modification is a deletion or violation of the sequence). In some particularly preferred embodiments, the truncated protein retains biological activity. In alternative embodiments, the expression product of the modified sequence is an elongated protein (eg, modifications containing an insert in a nucleic acid sequence). In some embodiments, the implementation leads to a truncated protein (for example, when the insert leads to the formation of a stop codon). Thus, the insert can result in either a truncated protein or an elongated protein as an expression product.

Как используется в настоящем документе, термины «мутантная последовательность» и «мутантный ген» используют взаимозаменяемо и они относятся к последовательности, которая обладает изменением, по меньшей мере, в одном кодоне, встречающемся в последовательности клетки-хозяина дикого типа. Продукт экспрессии мутантной последовательности представляет собой белок с измененной аминокислотной последовательностью по отношению к дикому типу. Продукт экспрессии может обладать измененными функциональными возможностями (например, улучшенной ферментативной активностью). As used herein, the terms “mutant sequence” and “mutant gene” are used interchangeably and refer to a sequence that has a change in at least one codon found in a wild-type host cell sequence. The expression product of the mutant sequence is a protein with a modified amino acid sequence in relation to the wild type. The expression product may have altered functional capabilities (for example, improved enzymatic activity).

Термины «мутагенный праймер» или «мутагенный олигонуклеотид» (используются в настоящем документе взаимозаменяемо) предназначены для обозначения олигонуклеотидных структур, которые соответствуют части матричной последовательности и которые поддаются гибридизации с ней. Что касается мутагенных праймеров, праймер не будет точно совпадать с матричной нуклеиновой кислотой, несовпадение или несовпадения в праймере используются для введения требуемой мутации в библиотеку нуклеиновых кислот. Как используется в настоящем документе, «немутагенный праймер» или «немутагенный олигонуклеотид» относится к олигонуклеотидным структурам, которые точно совпадают с матричной нуклеиновой кислотой. В одном из вариантов осуществления изобретения используются только мутагенные праймеры. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, праймеры спроектированы для того, чтобы, по меньшей мере, в одной области, в которую мутагенный праймер был включен, также имел место немутагенный праймер, включенный в олигонуклеотидную смесь. Добавляя смесь мутагенных праймеров и немутагенных праймеров, соответствующих, по меньшей мере, одному из мутагенных праймеров, в результате можно создать библиотеку нуклеиновых кислот, в которой представлено множество комбинаторных мутационных шаблонов. Например, если требуется, чтобы некоторые члены библиотеки мутантных нуклеиновых кислот сохранили свою родительскую последовательность в определенных позициях, тогда как другие члены являлись мутантами в таких сайтах, немутагенные праймеры предоставляют способность получить конкретный уровень немутантных членов в библиотеке нуклеиновых кислот для заданного остатка. Способы по изобретению используют мутагенные и немутагенные олигонуклеотиды, которые, как правило, обладают длиной между 10-50 основаниями, более предпочтительно длиной приблизительно 15-45 оснований. Однако может быть необходимо использовать праймеры, которые или короче чем 10 оснований, или длиннее чем 50 оснований, для получения требуемого результата мутагенеза. В отношении соответствующих мутагенных и немутагенных праймеров не обязательно, чтобы соответствующие олигонуклеотиды были одинаковой длины, но только чтобы происходило перекрытие в области, соответствующей вводимой мутации.The terms “mutagenic primer” or “mutagenic oligonucleotide” (used interchangeably herein) are intended to refer to oligonucleotide structures that correspond to a portion of the template sequence and which hybridize to it. Regarding mutagenic primers, the primer will not exactly match the template nucleic acid; mismatches or mismatches in the primer are used to introduce the desired mutation into the nucleic acid library. As used herein, "non-mutagenic primer" or "non-mutagenic oligonucleotide" refers to oligonucleotide structures that exactly match the template nucleic acid. In one embodiment, only mutagenic primers are used. In another preferred embodiment, the primers are designed so that, in at least one region in which the mutagenic primer has been incorporated, a non-mutagenic primer included in the oligonucleotide mixture also takes place. Adding a mixture of mutagenic primers and non-mutagenic primers corresponding to at least one of the mutagenic primers, as a result, you can create a library of nucleic acids, which presents many combinatorial mutational patterns. For example, if you want some members of the mutant nucleic acid library to maintain their parental sequence at certain positions, while other members are mutants at such sites, non-mutagenic primers provide the ability to obtain a specific level of non-mutant members in the nucleic acid library for a given residue. The methods of the invention utilize mutagenic and non-mutagenic oligonucleotides, which typically have a length between 10-50 bases, more preferably about 15-45 bases long. However, it may be necessary to use primers that are either shorter than 10 bases or longer than 50 bases to obtain the desired mutagenesis result. With respect to the respective mutagenic and non-mutagenic primers, it is not necessary that the corresponding oligonucleotides are the same length, but only that overlap occurs in the region corresponding to the introduced mutation.

В некоторых вариантах осуществления праймеры добавляют в предопределенном соотношении. Например, если требуется, чтобы полученная библиотека имела значительный уровень определенной специфической мутации и меньшее количество отличающейся мутации в том же или другом сайте, посредством подбора количества добавляемого праймера можно создать требуемую смещенную библиотеку. Альтернативно, добавляя большие или меньшие количества немутагенных праймеров, можно регулировать частоту, с которой соответствующая мутация(и) образуется в библиотеке мутантных нуклеиновых кислот. In some embodiments, the primers are added in a predetermined ratio. For example, if you want the resulting library to have a significant level of a specific specific mutation and fewer different mutations at the same or different site, you can create the desired offset library by selecting the amount of primer to be added. Alternatively, by adding larger or smaller amounts of non-mutagenic primers, it is possible to control the frequency with which the corresponding mutation (s) are generated in the library of mutant nucleic acids.

Как используется в настоящем документе, фраза «смежные мутации» относится к мутациям, которые присутствуют в одном олигонуклеотидном праймере. Например, смежные мутации могут быть прилегающими или близкими друг к другу, однако они будут введены в конечные мутантные матричные нуклеиновые кислоты с помощью одного праймера.As used herein, the phrase “adjacent mutations” refers to mutations that are present in a single oligonucleotide primer. For example, adjacent mutations may be adjacent or close to each other, however, they will be introduced into the final mutant template nucleic acids using a single primer.

Как используется в настоящем документе, фраза «несмежные мутации» относится к мутациям, которые представлены отдельными олигонуклеотидными праймерами. Например, несмежные мутации будут введены в конечные мутантные матичные нуклеиновые кислоты с помощью раздельно изготовленных олигонуклеотидных праймеров. As used herein, the phrase “non-contiguous mutations” refers to mutations that are represented by individual oligonucleotide primers. For example, non-contiguous mutations will be introduced into the final mutant maternal nucleic acids using separately prepared oligonucleotide primers.

Термины «последовательность дикого типа», «последовательность нуклеиновой кислоты дикого типа» и «ген дикого типа», используемые в настоящем документе взаимозаменяемо, относятся к последовательности, которая является нативной или встречающейся в природе в клетке-хозяине. В некоторых вариантах осуществления последовательность дикого типа относится к интересующей последовательности, которая представляет собой начальную точку проекта по конструированию белка. Последовательность дикого типа может кодировать или гомологичный, или гетерологичный белок. Гомологичный белок представляет собой белок, который клетка-хозяин будет продуцировать без вмешательства. Гетерологичный белок представляет собой белок, который клетка-хозяин не будет продуцировать без вмешательства. The terms “wild-type sequence”, “wild-type nucleic acid sequence” and “wild-type gene” used interchangeably herein refer to a sequence that is native or naturally occurring in the host cell. In some embodiments, the wild-type sequence refers to the sequence of interest, which is the starting point of a protein construct project. The wild-type sequence can encode either a homologous or heterologous protein. A homologous protein is a protein that a host cell will produce without interference. A heterologous protein is a protein that the host cell will not produce without intervention.

Термин «окислительно устойчивый» относится к протеазам по настоящему изобретению, которые сохраняют определенное количество ферментативной активности в течение заданного периода времени в условиях, преобладающих в процессе протеолиза, гидролиза, очистки или другого процесса по изобретению, например когда они подвергаются или приводятся в контакт с отбеливателями или окисляющими средствами. В некоторых вариантах осуществления протеазы сохраняют, по меньшей мере, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% протеолитической активности после контакта с отбеливающим или окисляющим средством в течение заданного периода времени, например, по меньшей мере, 1 минута, 3 минуты, 5 минут, 8 минут, 12 минут, 16 минут, 20 минут и т.д.The term “oxidatively stable” refers to the proteases of the present invention that retain a certain amount of enzymatic activity for a given period of time under conditions prevailing in the process of proteolysis, hydrolysis, purification or other process of the invention, for example when they are exposed to or brought into contact with bleaches or oxidizing agents. In some embodiments, proteases retain at least 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% proteolytic activity after contact with a bleaching or oxidizing agent for a predetermined period of time, for example, at least 1 minute, 3 minutes, 5 minutes, 8 minutes, 12 minutes, 16 minutes, 20 minutes, etc.

Термин «хелатор-стабильный» относится к протеазам по настоящему изобретению, которые сохраняют определенное количество ферментативной активности в течение заданного периода времени в условиях, преобладающих в ходе протеолиза, гидролиза, очистки или другого процесса по изобретению, например когда они подвергаются или приводятся в контакт с хелирующими агентами. В некоторых вариантах осуществления протеазы сохраняют, по меньшей мере, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% протеолитической активности после контакта с хелатирующим агентом в течение заданного периода времени, например, по меньшей мере, 10 минут, 20 минут, 40 минут, 60 минут, 100 минут и т.д. The term "chelator-stable" refers to the proteases of the present invention, which retain a certain amount of enzymatic activity for a given period of time under conditions prevailing during the proteolysis, hydrolysis, purification or other process of the invention, for example, when they are exposed to or brought into contact with chelating agents. In some embodiments, proteases retain at least 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% proteolytic activity after contact with a chelating agent for a predetermined period of time, for example, at least 10 minutes, 20 minutes, 40 minutes, 60 minutes, 100 minutes, etc.

Термины «термически стабильный» и «термостабильный» относятся к ферментам по настоящему изобретению, которые сохраняют определенное количество ферментативной активности после воздействия установленных температур в течение заданного периода времени в условиях, преобладающих в процессе ферментативной обработки, гидролиза, очистки или другого процесса по изобретению, например когда их подвергают воздействию измененных температур. Измененные температуры включают повышенные или пониженные температуры. В некоторых вариантах осуществления протеазы сохраняют, по меньшей мере, 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% протеолитической активности после воздействия измененных температур в течение заданного периода времени, например, по меньшей мере, 60 минут, 120 минут, 180 минут, 240 минут, 300 минут и т.д. The terms “thermally stable” and “thermostable” refer to the enzymes of the present invention that retain a certain amount of enzymatic activity after exposure to set temperatures for a predetermined period of time under conditions prevailing during the enzymatic treatment, hydrolysis, purification, or other process of the invention, for example when they are exposed to altered temperatures. Altered temperatures include elevated or decreased temperatures. In some embodiments, proteases retain at least 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% proteolytic activity after exposure to altered temperatures for a given period of time, for example, at least 60 minutes, 120 minutes, 180 minutes, 240 minutes, 300 minutes, etc.

Термины «увеличенная стабильность» или «уменьшенная стабильность» в контексте окисления, хелатирования, термически и/или pH-стабильного фермента относятся к повышенной сохраненной ферментативной активности со временем по сравнению с другими сериновыми протеазами (например, субтилизиновыми протеазами) и/или ферментами дикого типа. The terms “increased stability” or “reduced stability” in the context of oxidation, chelation, thermally and / or pH-stable enzyme refer to increased stored enzymatic activity over time compared to other serine proteases (eg, subtilisin proteases) and / or wild-type enzymes .

Термины «увеличенная стабильность» или «уменьшенная стабильность» в контексте окисления, хелатирования, термически и/или pH-стабильного фермента относятся к меньшей сохраненной ферментативной активности со временем по сравнению с другими сериновыми протеазами (например, субтилизиновыми протеазами) и/или ферментами дикого типа.The terms "increased stability" or "reduced stability" in the context of oxidation, chelation, thermally and / or pH-stable enzyme refers to less persistent enzymatic activity over time compared with other serine proteases (e.g. subtilisin proteases) and / or wild-type enzymes .

Как используется в настоящем документе, термин «чистящий состав» включает, если не указано иначе, гранулированные или порошковые моющие средства общего назначения или для жестких условий, в частности чистящие детергенты; жидкие, гелеобразные или пастообразные моющие средства общего назначения, в частности, так называемые жидкости для жестких условий; жидкие детергенты для деликатной материи; средства для ручного мытья посуды или облегченные средства для мытья посуды, в частности средства с обильным пенообразованием; средства для автоматического мытья посуды, включая различные таблетированные, гранулированные, жидкие средства и средства для ополаскивания посуды для домашнего и институционального применения; жидкие чистящие и дезинфицирующие средства, включая антибактериальные средства для ручного мытья, чистящие плитки, полоскания для рта, очищающие средства для зубов и полости рта, шампуни для автомобилей и ковров, чистящие средства для ванных комнат; шампуни и ополаскиватели для волос; гели для душа и пены для ванны и средства для очистки металла; а также вспомогательные чистящие средства, такие как отбеливающие добавки и средства для «stain-stick» или предварительной обработки. As used herein, the term “cleaning composition” includes, unless otherwise indicated, granular or powder detergents for general use or for harsh conditions, in particular cleaning detergents; general purpose liquid, gel or paste-like detergents, in particular so-called liquids for harsh conditions; liquid detergents for delicate matter; detergents for washing dishes or lightweight detergents for washing dishes, in particular, foaming agents; automatic dishwashing detergents, including various tableted, granular, liquid detergents and dishwashing rinses for home and institutional use; liquid cleaners and disinfectants, including antibacterials for hand washing, cleaning tiles, mouthwashes, cleaning products for teeth and oral cavity, shampoos for cars and carpets, cleaning products for bathrooms; shampoos and hair rinses; shower gels and bath foams and metal cleaners; as well as auxiliary cleaners, such as bleach additives and stain-sticks or pre-treatments.

Если не указано иначе, концентрации всех компонентов или композиции находятся в соответствии с активной концентрацией того компонента или композиции, за исключением примесей, например, остаточных растворителей или побочных продуктов, которые могут присутствовать в коммерчески доступных источниках.Unless otherwise specified, the concentrations of all components or compositions are in accordance with the active concentration of that component or composition, with the exception of impurities, for example, residual solvents or by-products that may be present in commercially available sources.

Массы ферментативных компонентов основаны на общем активном белке. Все процентные содержания и отношения вычисляются по массе, если не указано иначе. Все процентные содержания и отношения вычисляются на основе целой композиции, если не указано иначе. Masses of enzymatic components are based on a common active protein. All percentages and ratios are calculated by weight unless otherwise indicated. All percentages and ratios are calculated based on the whole composition, unless otherwise indicated.

Следует понимать, что каждое максимальное числовое ограничение, даваемое на всем протяжении этого описания, включает каждое нижнее числовое ограничение, как если бы такие нижние числовые ограничения были явно указаны в настоящем документе. Каждое минимальное числовое ограничение, даваемое на всем протяжении этого описания, будет включать каждое верхнее числовое ограничение, как если бы такие верхние числовые ограничения были явно указаны в настоящем документе. Каждый числовой диапазон, указанный на всем протяжении этого описания, будет включать каждый числовой диапазон, который входит в пределы такого широкого числового диапазона, как если бы более узкие числовые диапазоны были явно указаны в настоящем документе. It should be understood that each maximum numerical limitation given throughout this description includes each lower numerical limitation, as if such lower numerical limitations were expressly indicated herein. Each minimum numerical limitation given throughout this description will include each upper numerical limitation, as if such upper numerical limitations were expressly indicated herein. Each numerical range indicated throughout this description will include every numerical range that falls within such a wide numerical range, as if the narrower numerical ranges were expressly indicated herein.

Термин «активность очистки» относится к эффективности очистки, достигаемой ферментом в условиях, преобладающих в ходе ферментативной обработки, гидролиза, очистки или другого процесса по изобретению. В некоторых вариантах осуществления эффективность очистки определяют посредством применения различных чистящих тестов, относящихся к чувствительным к ферменту краскам, например траве, крови, молоку или яичному белку, которая определяется различными хроматографическими, спектрофотометрическими или другими количественными способами после того, как краски подвергают стандартным условиям мытья. Образцовые анализы включают в качестве неограничивающих примеров анализы, описанные в WO 99/34011 и патенте США № 6605458, а также те способы, которые включены в примеры. The term "purification activity" refers to the purification efficiency achieved by the enzyme under conditions prevailing during the enzymatic treatment, hydrolysis, purification, or other process of the invention. In some embodiments, the cleaning efficiency is determined by applying various cleaning tests related to enzyme sensitive paints, for example grass, blood, milk or egg protein, which is determined by various chromatographic, spectrophotometric or other quantitative methods after the paints are subjected to standard washing conditions. Exemplary assays include, but are not limited to, the assays described in WO 99/34011 and US Pat. No. 6,605,458, as well as those methods that are included in the examples.

Термин «эффективное для очистки количество» протеазы относится к количеству протеазы, описываемой в настоящем документе, перед которым достигается требуемый уровень ферментативной активности в конкретном чистящем составе. Такие эффективные количества легко определяются специалистом в данной области и основаны на многих факторах, таких как конкретная используемая протеаза, чистящее применение, конкретная композиция чистящего состава и требуется ли жидкая или сухая (например, гранулированная, кусковая) композиция и т.д. The term “cleaning amount effective” of a protease refers to the amount of protease described herein before which the desired level of enzymatic activity is achieved in a particular cleaning composition. Such effective amounts are readily determined by a person skilled in the art and are based on many factors, such as the particular protease used, the cleaning application, the specific composition of the cleaning composition, and whether a liquid or dry (e.g., granular, lumpy) composition is required, etc.

Термин «вспомогательные очищающие вещества», как используется в настоящем документе, обозначает любое жидкое, твердое или газообразное вещество, выбранное для конкретного требуемого типа чистящего состава и формы продукта (например, жидкость, гранулы, порошок, кусок, паста, спрей, таблетка, гель; или пенная композиция), эти вещества также предпочтительно совместимы с протеолитическим ферментом, используемым в композиции. В некоторых вариантах осуществления гранулированные композиции находятся в «компактной» форме, тогда как в других вариантах осуществления жидкие композиции находятся в «концентрированной» форме.The term “auxiliary cleaning agents”, as used herein, means any liquid, solid or gaseous substance selected for the specific type of cleaning composition and product form desired (eg, liquid, granules, powder, lump, paste, spray, tablet, gel ; or foam composition), these substances are also preferably compatible with the proteolytic enzyme used in the composition. In some embodiments, the granular compositions are in a “compact” form, while in other embodiments, the liquid compositions are in a “concentrated” form.

Термин «увеличенная эффективность» в контексте активности очистки относится к увеличенной или повышенной активности очистки определенных чувствительных к ферменту красок, таких как яйца, молоко, трава или кровь, которую определяют посредством обычной оценки после стандартного цикла стирки и/или множества циклов отмывки.The term "increased effectiveness" in the context of cleaning activity refers to increased or increased cleaning activity of certain enzyme-sensitive paints, such as eggs, milk, grass or blood, which is determined by a routine evaluation after a standard washing cycle and / or multiple washing cycles.

Термин «уменьшенная эффективность» в контексте активности очистки относится к сниженной или меньшей активности очистки конкретных чувствительных к ферменту красок, таких как яйца, молоко, трава или кровь, которую определяют посредством обычной оценки после стандартного цикла стирки.The term "reduced effectiveness" in the context of cleaning activity refers to reduced or less cleaning activity of specific enzyme-sensitive paints, such as eggs, milk, grass or blood, which is determined by a routine evaluation after a standard washing cycle.

Термин «сравнительная эффективность» в контексте активности очистки относится, по меньшей мере, к 60%, по меньшей мере, 70%, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 90%, или, по меньшей мере, 95% активности очистки сравниваемой протеазы (например, коммерчески доступных протеаз). Эффективность очистки может быть определена посредством сравнения протеаз по настоящему изобретению с другими протеазами в различных чистящих тестах, касающихся чувствительных к ферменту красок, таких как кровь, молоко и/или чернила (КМЧ), которую определяют с помощью обыкновенных спектрофотометрических или аналитических способов после цикла стирки при стандартных условиях.The term "comparative effectiveness" in the context of purification activity refers to at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, or at least 95% of the purification activity a comparable protease (e.g., commercially available proteases). The cleaning efficiency can be determined by comparing the proteases of the present invention with other proteases in various cleaning tests for enzyme sensitive paints, such as blood, milk and / or ink (CMC), which is determined using conventional spectrophotometric or analytical methods after the wash cycle under standard conditions.

Как используется в настоящем документе, система «с низкой концентрацией детергента» содержит детергенты, в которых приблизительно менее чем 800 м.д. моющих компонентов присутствуют в воде для мытья. Японские детергенты типично рассматриваются как системы с низкой концентрацией детергента, так как обычно они содержат приблизительно 667 м.д. моющих компонентов, присутствующих в воде для стирки. As used herein, a “low detergent concentration” system contains detergents in which approximately less than 800 ppm. detergent components are present in wash water. Japanese detergents are typically considered systems with a low concentration of detergent, since they typically contain approximately 667 ppm. detergents present in washing water.

Как используется в настоящем документе, системы «со средней концентрацией детергента» содержат детергенты, где между приблизительно 800 м.д. и приблизительно 2000 м.д. моющих компонентов присутствуют в воде для стирки. Как правило, североамериканские детергенты рассматриваются как системы со средней концентрацией детергента, так как они обычно содержат приблизительно 975 м.д. моющих компонентов, присутствующих в воде для стирки. Бразильские детергенты типично содержат приблизительно 1500 м.д. моющих компонентов, присутствующих в воде для стирки.As used herein, “medium detergent concentration” systems contain detergents where between about 800 ppm. and approximately 2000 ppm detergent components are present in the wash water. As a rule, North American detergents are considered as systems with an average concentration of detergent, since they usually contain approximately 975 ppm. detergents present in washing water. Brazilian detergents typically contain approximately 1,500 ppm. detergents present in washing water.

Как используется в настоящем документе, системы «с высокой концентрацией детергента» содержат детергенты, где приблизительно больше чем 2000 м.д. моющих компонентов присутствует в воде для стирки. Европейские детергенты, как правило, рассматриваются как системы с высокой концентрацией детергента, так как они содержат приблизительно 3000-8000 м.д. моющих компонентов в воде для стирки.As used herein, “high detergent concentration” systems contain detergents, where approximately more than 2000 ppm. Detergent components present in washing water. European detergents are generally regarded as systems with a high concentration of detergent, as they contain approximately 3000-8000 ppm. detergent components in water for washing.

Как используется в настоящем документе, «чистящие композиции для материи» включают моющие составы для ручной и машинной стирки, включая добавочные композиции для стирки и композиции, пригодные для использования при замачивании и/или предварительной обработке окрашенной материи (например, одежды, полотен и других текстильных материалов). As used herein, “fabric cleaning compositions” include hand and machine wash detergents, including additional laundry compositions and compositions suitable for use in soaking and / or pretreating dyed fabrics (eg, clothes, linens, and other textile materials).

Как используется в настоящем документе, «чистящие композиции не для материи» включают чистящие композиции для нетекстильных (т.е. не материи) поверхностей, включая в качестве неограничивающих примеров моющие составы для мытья посуды, чистящие композиции для полости рта, чистящие композиции для зубов и персональные чистящие композиции.As used herein, “non-material cleaning compositions” include cleaning compositions for non-textile (ie non-fabric) surfaces, including, but not limited to, dishwashing detergents, oral cleaning compositions, dental cleaning compositions, and personalized cleaning compositions.

«Компактная» форма чистящих композиций в настоящем документе лучше всего отражена в плотности и, с точки зрения композиции, в количестве наполнителей из неорганических солей. Наполнители из неорганических солей представляют собой традиционные ингредиенты моющих составов в порошковой форме. В традиционных моющих составах, солевые наполнители присутствуют в существенных количествах, типично 17-35% по массе от общей композиции. В отличие от этого, в компактных композициях, солевые наполнители присутствуют в количествах, не превышающих 15% от общей композиции. В некоторых вариантах осуществления солевые наполнители присутствуют в количествах, которые не превышают 10% или более предпочтительно 5% по массе композиции. В некоторых вариантах осуществления наполнители из неорганических солей выбраны из сульфатов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Предпочтительный солевой наполнитель представляет собой сульфат натрия.The "compact" form of cleaning compositions herein is best reflected in density and, in terms of composition, in the amount of fillers from inorganic salts. Inorganic salt fillers are the traditional ingredients of detergent compositions in powder form. In traditional detergent formulations, salt fillers are present in substantial amounts, typically 17-35% by weight of the total composition. In contrast, in compact compositions, salt fillers are present in amounts not exceeding 15% of the total composition. In some embodiments, salt fillers are present in amounts that do not exceed 10% or more preferably 5% by weight of the composition. In some embodiments, inorganic salt fillers are selected from sulfates and chlorides of alkali and alkaline earth metals. A preferred salt filler is sodium sulfate.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способам конструирования белков с целью оптимизации их эффективности при конкретных интересующих окружающих условиях. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности при конкретных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их каталитической активности и/или стабильности при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, настоящее изобретение относится к способам конструирования ферментов с целью оптимизации их стабильности при хранении, конкретно при неблагоприятных окружающих условиях. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов ферментов (например, металлопротеаз) с целью получения вариантов фермента, которые проявляют улучшенную эффективность и/или стабильность в моющих составах по сравнению с начальным или родительским ферментом. The present invention relates to methods for constructing proteins in order to optimize their effectiveness under specific environmental conditions of interest. In some embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity under specific environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their catalytic activity and / or stability under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for constructing enzymes to optimize their storage stability, particularly under adverse environmental conditions. In some preferred embodiments, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of surface charges of enzymes (e.g. metalloproteases) to produce enzyme variants that exhibit improved efficiency and / or stability in detergent compositions compared to the initial or parent enzyme .

В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способам конструирования фермента для одновременной оптимизации его каталитической активности и стабильности при неблагоприятных окружающих условиях, даже когда эти два свойства обладают отрицательной корреляцией при анализе влияния отдельных мутаций. В частности, настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов металлопротеазы с целью получения вариантов фермента, проявляющих улучшенную эффективность в моющих составах. In some embodiments, the present invention provides methods for constructing an enzyme to simultaneously optimize its catalytic activity and stability under adverse environmental conditions, even when these two properties are negatively correlated when analyzing the effects of individual mutations. In particular, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of surface charges of a metalloprotease in order to obtain enzyme variants exhibiting improved efficiency in detergent compositions.

Настоящее изобретение относится к способам и композициям, содержащим, по меньшей мере, один вариант нейтральной металлопротеазы, который обладает улучшенной эффективностью стирки и/или стабильностью в моющем составе(ах). В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления настоящее изобретение относится к вариантам нейтральной металлопротеазы Bacillus amyloliquefaciens. Настоящее изобретение находит конкретное использование в применениях, включая в качестве неограничивающих примеров очистку, отбеливание и дезинфицирование. Дополнительно, настоящее изобретение относится к способам конструирования фермента для оптимизации его каталитической активности при неблагоприятных окружающих условиях. В частности, настоящее изобретение относится к способам изменения суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов металлопротеазы с целью получения вариантов фермента, проявляющих улучшенную эффективность и/или стабильность в моющих составах.The present invention relates to methods and compositions containing at least one version of a neutral metalloprotease, which has improved washing efficiency and / or stability in the detergent composition (s). In some particularly preferred embodiments, the present invention relates to neutral metalloprotease variants of Bacillus amyloliquefaciens . The present invention finds particular use in applications, including but not limited to cleaning, bleaching, and disinfection. Additionally, the present invention relates to methods for constructing an enzyme to optimize its catalytic activity under adverse environmental conditions. In particular, the present invention relates to methods for changing the total surface charge and / or distribution of surface charges of a metalloprotease in order to obtain enzyme variants exhibiting improved efficiency and / or stability in detergent compositions.

Многие белки и ферменты крайне восприимчивы к денатурации и подлежат необратимой денатурации при хранении в детергентах для стирки. Известно, что детергенты для стирки содержат анионные, катионные и неионные поверхностно-активные средства, где поверхностно-активное вещество классифицируется на основании его ионных (электрический заряд) свойств в воде. Эти ингредиенты взаимодействуют с поверхностным зарядом белковой молекулы, что приводит к денатурации белка (например, к потере структуры и функции). Было показано, что NprE (нейтральная металлопротеаза) нестабильна при хранении в моющих составах, содержащих поверхностно-активное вещество, такое как LAS. LAS представляет собой анионное поверхностно-активное вещество, в котором общий отрицательный заряд усиливает взаимодействие с положительно заряженными боковыми цепями аминокислот, расположенных на поверхности белка. Такие электростатические взаимодействия воздействуют на важную стабильность белка, ослабляя или нарушая стабилизирующие электростатические взаимодействия. Затем нарушается укладка дестабилизированного белка и он становится неактивным. В процессе разработки настоящего изобретения было обнаружено, что поверхностный заряд фермента серьезно влияет на эффективность стирки и/или стабильность в детергенте. Дополнительно было обнаружено, что распределение заряженных остатков на поверхности протеазы сильно влияет на эффективность стирки и/или стабильность. Способы конструирования белков по настоящему изобретению эффективно оптимизируют протеазы для увеличения эффективности одного или нескольких свойства в моющих составах посредством оптимизации суммарного поверхностного заряда и/или распределения поверхностных зарядов.Many proteins and enzymes are extremely susceptible to denaturation and are subject to irreversible denaturation when stored in detergents for washing. It is known that detergents for washing contain anionic, cationic and nonionic surfactants, where a surfactant is classified based on its ionic (electric charge) properties in water. These ingredients interact with the surface charge of the protein molecule, which leads to protein denaturation (for example, loss of structure and function). NprE (neutral metalloprotease) has been shown to be unstable when stored in detergent formulations containing a surfactant such as LAS. LAS is an anionic surfactant in which the total negative charge enhances the interaction with the positively charged side chains of amino acids located on the surface of the protein. Such electrostatic interactions affect important protein stability by weakening or disrupting stabilizing electrostatic interactions. Then the styling of the destabilized protein is disrupted and it becomes inactive. During the development of the present invention, it was found that the surface charge of the enzyme seriously affects the washing efficiency and / or stability in the detergent. Additionally, it was found that the distribution of charged residues on the surface of the protease greatly affects the washing efficiency and / or stability. The methods for constructing the proteins of the present invention efficiently optimize proteases to increase the effectiveness of one or more properties in detergent compositions by optimizing the total surface charge and / or distribution of surface charges.

В кратком изложении, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способы затрагивают создание библиотек для оценки сайтов с участием множества аминокислотных остатков интересующего фермента и тестирование вариантов фермента на предмет интересующих свойств. Это делает возможной идентификацию полезных, нейтральных и вредоносных мутаций, а также оптимального изменения заряда (по отношению к родительскому ферменту) для интересующего свойства(в). В некоторых альтернативных вариантах осуществления заряд сканирует все остатки для создания вариантов с мутациями, которые изменяют заряд в каждом сайте (например, мутирует нейтральные остатки в положительные и/или отрицательные заряды, и мутирует заряженные остатки в противоположно заряженные и/или нейтральные остатки). В некоторых дополнительных предпочтительных вариантах осуществления, способы касаются создания комбинаторных «сбалансированных по зарядам» библиотек вариантов, которые содержат полезные мутации, которые меняют заряд фермента в требуемом направлении и полезные или нейтральные мутации, которые меняют заряд в противоположном направлении, и затем тестирования сбалансированной по зарядам библиотек на предмет интересующего свойства(в). Таким образом, поверхностный заряд фермента и распределение поверхностного заряда оптимизированы одновременно и можно идентифицировать варианты фермента, обладающие улучшениями множества свойств. Briefly, in some embodiments of the present invention, the methods involve creating libraries for evaluating sites involving multiple amino acid residues of an enzyme of interest and testing enzyme variants for properties of interest. This makes it possible to identify beneficial, neutral and harmful mutations, as well as the optimal charge change (relative to the parent enzyme) for the property of interest (c). In some alternative embodiments, the charge scans all residues to create mutation variants that change charge at each site (for example, mutates neutral residues to positive and / or negative charges, and mutates charged residues to oppositely charged and / or neutral residues). In some additional preferred embodiments, the methods relate to creating combinatorial “charge balanced” libraries of variants that contain useful mutations that change the charge of the enzyme in the desired direction and useful or neutral mutations that change the charge in the opposite direction, and then test the charge balanced libraries for the property of interest (c). Thus, the surface charge of the enzyme and the distribution of surface charge are optimized at the same time, and enzyme variants possessing improvements in many properties can be identified.

Способы по настоящему изобретению находят применение при улучшении эффективности различных классов ферментов, а также протеаз (например, амилаз, целлюлаз, оксидаз, кутиназ, маннаназ, пектиназ, амилаз, липаз и т.п.). Фактически, не планируется, что настоящее изобретение должно ограничиваться ни любым конкретным ферментом, ни классом ферментов. Кроме того, настоящее изобретение находит применение при оптимизации неферментативных свойств белка, которые требуют конкретный поверхностный заряд и распределение зарядов (например, экспрессия, связывание с клеточной поверхностью, податливость для образования состава и т.д.). The methods of the present invention find application in improving the efficiency of various classes of enzymes as well as proteases (for example, amylases, cellulases, oxidases, kutinases, mannanases, pectinases, amylases, lipases, etc.). In fact, it is not intended that the present invention be limited by any particular enzyme or class of enzymes. In addition, the present invention finds application in optimizing the non-enzymatic properties of a protein that require a specific surface charge and charge distribution (for example, expression, binding to the cell surface, compliance to form a composition, etc.).

I. Производство вариантов протеазы с улучшенными свойствамиI. Production of protease variants with improved properties

Большое количество библиотек для оценки сайтов сконструировали для NprE, в которой каждая аминокислота зрелого белка была замещена большинством других аминокислот (см., заявку на патент США, серия № 10/576331 и WO 2005/052146). Проводили скрининг этих библиотек на предмет стабильности в детергенте и эффективности очистки от КМЧ. Затем данные скрининга анализировали в отношении эффекта изменения заряда, внесенного мутациями. При конструировании вариантов NprE желательны как увеличенная стабильность, так и хорошая эффективность очистки от КМЧ (кровь-молоко-чернила), которые с самого начала казались взаимоисключающими свойствами. Настоящее изобретение относится к средствам для производства более стабильного варианта, который проявляет хорошую эффективность очистки от КМЧ. A large number of site assessment libraries have been designed for NprE, in which each mature protein amino acid has been replaced by most other amino acids (see US Patent Application Serial No. 10/576331 and WO 2005/052146). These libraries were screened for stability in detergent and the effectiveness of purification from CMC. Then, the screening data was analyzed in relation to the effect of a change in charge introduced by mutations. When designing NprE variants, both increased stability and good cleaning efficiency from CMC (blood-milk-ink), which from the very beginning seemed mutually exclusive, are desirable. The present invention relates to means for the production of a more stable variant, which exhibits good cleaning efficiency from CMC.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способам для установления мутаций, которые повышают стабильность или эффективность очистки от КМЧ без чрезмерного уменьшения другого параметра. Как используется в настоящем документе, фраза «чрезмерно неблагоприятный» относится к свойствам белка, обладающим менее чем требуемыми величинами. Этот термин охватывает некоторые белки с низкой эффективностью, обладающие нейтральными мутациями (менее чем 80% величины эффективности родительского белка или белка дикого типа); белки с низкой эффективностью, обладающие невредоносными мутациями (менее чем 50%); и в основном неактивные белки, обладающие вредоносным мутациями (менее чем 5%). В некоторых вариантах осуществления величины относительной эффективность выражены в виде показателя эффективности (ПЭ), который представляет собой отношение эффективности варианта белка к эффективности родительского белка. Затем зарядовые мутации уравновешивают для того, чтобы конечный вариант был от +1 до +3 по отношению к ферменту дикого типа. Кроме того, настоящее изобретение относится к средствам для выбора аминокислотных остатков, которые, по-видимому, не взаимодействуют в трехмерной структуре фермента, таким образом минимизируя несуммируемость между множеством мутаций. Thus, the present invention relates to methods for establishing mutations that increase the stability or efficiency of purification from CMC without unduly reducing another parameter. As used herein, the phrase "excessively unfavorable" refers to properties of a protein having less than the required values. This term covers some low-potency proteins with neutral mutations (less than 80% of the potency of the parent protein or wild-type protein); low-efficiency proteins with non-harmful mutations (less than 50%); and mostly inactive proteins with harmful mutations (less than 5%). In some embodiments, the relative effectiveness values are expressed as an efficiency indicator (PE), which is the ratio of the effectiveness of a protein variant to the effectiveness of the parent protein. Then the charge mutations are balanced so that the final variant is from +1 to +3 with respect to the wild-type enzyme. In addition, the present invention relates to means for selecting amino acid residues that do not appear to interact in the three-dimensional structure of the enzyme, thereby minimizing the non-summability between multiple mutations.

Как описано в настоящем документе, четыре варианта NprE сконструировали с помощью способов по настоящему изобретению. Эти варианты содержали от десяти до восемнадцати мутаций. Как описано в мелких подробностях в примерах, эти варианты проявляли повышенную стабильность и эффективность очистки от КМЧ, похожие на фермент дикого типа.As described herein, four NprE variants were constructed using the methods of the present invention. These variants contained from ten to eighteen mutations. As described in fine detail in the examples, these options showed increased stability and cleaning efficiency from CMC, similar to the wild-type enzyme.

II. Основные способы производства полезных вариантов ферментаII. The main methods for producing useful enzyme variants

Как описано в настоящем документе, определяли взаимосвязь между эффективностью стирки в анализе с микрообразцами КМЧ и общим зарядом на поверхности фермента. Способы по настоящему изобретению находят применение при повышении эффективности различных ферментов и белков (например, амилаз, целлюлаз, оксидаз, кутиназ, маннаназ, пектиназ, липаз, протеаз и других ферментов). В кратком изложении, идентифицировали аминокислотные остатки, расположенные на поверхности фермента дикого типа, которые приблизительно больше, чем на 25% доступны для растворителя, приблизительно больше, чем на 50% доступны для растворителя или приблизительно больше, чем на 65% доступны для растворителя, и создавали библиотеки для оценки сайтов, в которых каждый остаток дикого типа замещали множеством других встречающихся в природе аминокислот. В некоторых вариантах осуществления конструирование белков на поверхности молекулы касается замещения боковых цепей нейтральных аминокислот кислыми или основными боковыми цепями и/или замещения положительно заряженных боковых цепей нейтральными или отрицательно заряженными боковыми цепями или наоборот. Кроме того, изменение суммарного заряда вариантов фермента, которые проявляли улучшенную эффективность отстирывания от КМЧ, отмечали для того, чтобы определить эту структурно-функциональную взаимосвязь. В дополнительных вариантах осуществления, когда для заданного фермента устанавливали оптимальное значение заряда, проводили скрининг природных изолятов для того, чтобы идентифицировать варианты фермента с оптимальным значением заряда/распределением зарядов.As described herein, the relationship between the washing efficiency in the analysis with CMC micro-samples and the total charge on the surface of the enzyme was determined. The methods of the present invention find application in increasing the efficiency of various enzymes and proteins (for example, amylases, cellulases, oxidases, cutinases, mannanases, pectinases, lipases, proteases and other enzymes). Briefly, amino acid residues located on the surface of the wild-type enzyme that are approximately greater than 25% available for the solvent, approximately greater than 50% available for the solvent, or approximately greater than 65% available for the solvent, have been identified, and libraries were created to evaluate sites in which each wild-type residue was replaced by many other naturally occurring amino acids. In some embodiments, the construction of proteins on the surface of a molecule involves the substitution of neutral amino acid side chains with acidic or basic side chains and / or the replacement of positively charged side chains with neutral or negatively charged side chains, or vice versa. In addition, a change in the total charge of enzyme variants that showed improved cleansing efficiency from CMC was noted in order to determine this structural-functional relationship. In additional embodiments, when the optimal charge value was set for a given enzyme, natural isolates were screened to identify enzyme variants with the optimal charge value / charge distribution.

III. Производство вариантов амилазы с улучшенными свойствамиIII. Production of improved amylase variants

Сконструировали комбинаторную зарядовую библиотеку для AmyS-S242Q посредством введения комбинаций замен в четыре позиции в зрелом ферменте. Проводили скрининг этой библиотеки на предмет гидролиза BODIPY-крахмала, эффективности очистки микрообразцов с рисовым крахмалом и экспрессии фермента. Затем данные скрининга анализировали в отношении эффекта изменения заряда, внесенного мутациями. При конструировании вариантов AmyS-S242Q желательны как увеличенная экспрессия белка, так и хорошая эффективность фермента, несмотря на то, что было обнаружено, что эти свойства обладают отрицательной корреляцией. Настоящее изобретение относится к средствам производства варианта с более высоким уровнем экспрессии, который проявляет хорошую эффективность очистки от рисового крахмала. Таким образом, настоящее изобретение относится к способам идентификации мутаций, которые повышают экспрессию или ферментативную активность без чрезмерного уменьшения другого параметра.A combinatorial charge library for AmyS-S242Q was constructed by introducing combinations of substitutions at four positions in a mature enzyme. This library was screened for the hydrolysis of BODIPY starch, the purification efficiency of micro samples with rice starch, and the expression of the enzyme. Then, the screening data was analyzed in relation to the effect of a change in charge introduced by mutations. When designing AmyS-S242Q variants, both increased protein expression and good enzyme efficiency are desirable, although it has been found that these properties are negatively correlated. The present invention relates to means for producing a variant with a higher level of expression, which exhibits good cleaning efficiency from rice starch. Thus, the present invention relates to methods for identifying mutations that increase expression or enzymatic activity without unduly reducing another parameter.

Экспериментальная частьexperimental part

Следующие примеры предоставлены для того, чтобы продемонстрировать и дополнительно проиллюстрировать определенные предпочтительные варианты осуществления и аспекты настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве ограничивающих его область.The following examples are provided to demonstrate and further illustrate certain preferred embodiments and aspects of the present invention and should not be construed as limiting its scope.

В следующем раскрытии экспериментов использованы следующие сокращения: °C (градусы по Цельсию); об/мин (обороты в минуту); H2O (вода); HCl (соляная кислота); а.к. и А.К. (аминокислота); п.о. (пара оснований); т.п.н. (тысяча пар оснований); кДа (килодальтон); г (грамм); мкг (микрограмм); мг (миллиграмм); нг (нанограмм); мкл (микролитр); мл (миллилитр); мм (миллиметр); нм (нанометр); мкм (микрометр); M (молярный); мМ (миллимолярный); мкМ (микромолярный); ЕД (единица); В (вольт); ММ (молекулярная масса); сек (секунда); мин(ы) (минута/минуты); час(ы) (час/часы); MgCl2 (хлорид магния); NaCl (хлорид натрия); OD280 (оптическая плотность при 280 нм ); OD405 (оптическая плотность при 405 нм); OD600 (оптическая плотность при 600 нм); PAGE (электрофорез в полиакриламидном геле); EtOH (этанол); PBS (фосфатно-солевой буфер [150 мМ NaCl, 10 мМ натрий-фосфатный буфер, pH 7,2]); LAS (лаурилсульфонат натрия); SDS (додецилсульфат натрия); Трис (трис(гидроксиметил)аминометан); TAED (N,N,N'N'-тетраацетилэтилендиамин); BES (полиэфирсульфон); MES (2-морфолиноэтансульфоновая кислота, моногидрат; общая масса 195,24; Sigma # M-3671); CaCl2 (хлорид кальция, безводный; общая масса 110,99; Sigma # C-4901); DMF (N,N-диметилформамид, общая масса 73,09, d=0,95); Abz-AGLA-Nba (2-аминобензоил-L-аланилглицил-L-лейцил-L-аланино-4-нитробензиламид, общая масса 583,65; Bachem # H-6675, VWR catalog H 100040-598); SBG 1% («Супер бульон с глюкозой»; 6 г сойтона [Difco], 3 г дрожжевого экстракта, 6 г NaCl, 6 г глюкозы); pH доводили до 7,1 с помощью NaOH перед стерилизацией с помощью известных в данной области способов; масс./об. (масса к объему); об./об. (объем к объему); Npr и npr (нейтральная металлопротеаза); SEQUEST® (программа поиска в базе данных SEQUEST, University of Washington); Npr и npr (ген нейтральной металлопротеазы); nprE и NprE (нейтральная металлопротеаза B. amyloliquefaciens); PMN (очищенная металлопротеаза MULTIFECT®); ПМТ (планшет микротитратора); MS (масс-спектроскопия); ИУК (индекс удаления краски); TIGR (The Institute for Genomic Research, Rockville, MD); AATCC (American Association of Textile and Coloring Chemists); Procter & Gamble (Procter & Gamble, Inc., Cincinnati, OH); Beckman (Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA); Amersham (Amersham Life Science, Inc. Arlington Heights, IL); ICN (ICN Pharmaceuticals, Inc., Costa Mesa, CA); Pierce (Pierce Biotechnology, Rockford, IL); EMPA (Eidgenossische Material Prufungs und Versuch Anstalt, St. Gallen, Switzerland); CFT (Center for Test Materials, Vlaardingen, The Netherlands); Amicon (Amicon, Inc., Beverly, MA); ATCC (American Type Culture Collection, Manassas, VA); Becton Dickinson (Becton Dickinson Labware, Lincoln Park, NJ); Perkin-Elmer (Perkin-Elmer, Wellesley, MA); Rainin (Rainin Instrument, LLC, Woburn, MA); Eppendorf (Eppendorf AG, Hamburg, Germany); Waters (Waters, Inc., Milford, MA); Geneart (Geneart GmbH, Regensburg, Germany); Perseptive Biosystems (Perseptive Biosystems, Ramsey, MN); Molecular Probes (Molecular Probes, Eugene, OR); BioRad (BioRad, Richmond, CA); Clontech (CLONTECH Laboratories, Palo Alto, CA); Difco (Difco Laboratories, Detroit, MI); GIBCO BRL или Gibco BRL (Life Technologies, Inc., Gaithersburg, MD); Epicentre (Epicentre Biotechnologies, Madison, WI); Zymo Research (Zymo Research Corp., Orange, CA); Integrated DNA Technologies (Integrated DNA Technologies, Inc., Coralville, IA): New Brunswick (New Brunswick Scientific Company, Inc., Edison, NJ); Thermoelectron (Thermoelectron Corp., Waltham, MA); BMG (BMG Labtech, GmbH, Offenburg, Germany); Greiner (Greiner Bio-One, Kremsmuenster, Austria); Novex (Novex, San Diego, CA); Finnzymes (Finnzymes OY, Finland) Qiagen (Qiagen, Inc., Valencia, CA); Invitrogen (Invitrogen Corp., Carlsbad, CA); Sigma (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO); DuPont Instruments (Asheville, NY); Global Medical Instrumentation или GMI (Global Medical Instrumentation; Ramsey, MN); MJ Research (MJ Research, Waltham, MA); Infors (Infors AG, Bottmingen, Switzerland); Stratagene (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA); Roche (Hoffmann La Roche, Inc., Nutley, NJ); Ion Beam Analysis Laboratory (Ion Bean Analysis Laboratory, The University of Surrey Ion Beam Centre (Guildford, UK); TOM (Terg-o-Meter); КМЧ (кровь-молоко-чернила); BaChem (BaChem AG, Bubendorf, Switzerland); Molecular Devices (Molecular Devices, Inc., Sunnyvale, CA); MicroCal (Microcal, Inc., Northhampton, MA); Chemical Computing (Chemical Computing Corp., Montreal, Canada); NCBI (National Center for Biotechnology Information); GE Healthcare (GE Healthcare, UK).In the following disclosure of experiments, the following abbreviations were used: ° C (degrees Celsius); rpm (revolutions per minute); H 2 O (water); HCl (hydrochloric acid); A.K. and A.K. (amino acid); by. (couple of reasons); tbp (one thousand base pairs); kDa (kilodaltons); g (grams); mcg (micrograms); mg (milligram); ng (nanograms); μl (microliter); ml (milliliter); mm (millimeter); nm (nanometer); μm (micrometer); M (molar); mM (millimolar); μM (micromolar); ED (unit); V (volt); MM (molecular weight); sec (second); min (s) (minute / minutes); hour (s) (hour / hours); MgCl 2 (magnesium chloride); NaCl (sodium chloride); OD 280 (optical density at 280 nm); OD 405 (optical density at 405 nm); OD 600 (optical density at 600 nm); PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis); EtOH (ethanol); PBS (phosphate buffered saline [150 mM NaCl, 10 mM sodium phosphate buffer, pH 7.2]); LAS (sodium lauryl sulfonate); SDS (sodium dodecyl sulfate); Tris (Tris (hydroxymethyl) aminomethane); TAED (N, N, N'N'-tetraacetylethylenediamine); BES (polyethersulfone); MES (2-morpholinoethanesulfonic acid, monohydrate; total weight 195.24; Sigma # M-3671); CaCl 2 (calcium chloride, anhydrous; total weight 110.99; Sigma # C-4901); DMF (N, N-dimethylformamide, total weight 73.09, d = 0.95); Abz-AGLA-Nba (2-aminobenzoyl-L-alanylglycyl-L-leucyl-L-alanino-4-nitrobenzylamide, total weight 583.65; Bachem # H-6675, VWR catalog H 100040-598); SBG 1% ("Super broth with glucose"; 6 g of soyton [Difco], 3 g of yeast extract, 6 g of NaCl, 6 g of glucose); the pH was adjusted to 7.1 with NaOH before sterilization using methods known in the art; mass./about. (mass to volume); about / about (volume to volume); Npr and npr (neutral metalloprotease); SEQUEST® (SEQUEST database search engine, University of Washington); Npr and npr (neutral metalloprotease gene); nprE and NprE (neutral metalloprotease B. amyloliquefaciens ); PMN (purified metalloprotease MULTIFECT®); PMT (microtiter plate); MS (mass spectroscopy); IAA (paint removal index); TIGR (The Institute for Genomic Research, Rockville, MD); AATCC (American Association of Textile and Coloring Chemists); Procter & Gamble (Procter & Gamble, Inc., Cincinnati, OH); Beckman (Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA); Amersham (Amersham Life Science, Inc. Arlington Heights, IL); ICN (ICN Pharmaceuticals, Inc., Costa Mesa, CA); Pierce (Pierce Biotechnology, Rockford, IL); EMPA (Eidgenossische Material Prufungs und Versuch Anstalt, St. Gallen, Switzerland); CFT (Center for Test Materials, Vlaardingen, The Netherlands); Amicon (Amicon, Inc., Beverly, MA); ATCC (American Type Culture Collection, Manassas, VA); Becton Dickinson (Becton Dickinson Labware, Lincoln Park, NJ); Perkin-Elmer (Perkin-Elmer, Wellesley, MA); Rainin (Rainin Instrument, LLC, Woburn, MA); Eppendorf (Eppendorf AG, Hamburg, Germany); Waters (Waters, Inc., Milford, MA); Geneart (Geneart GmbH, Regensburg, Germany); Perseptive Biosystems (Perseptive Biosystems, Ramsey, MN); Molecular Probes (Molecular Probes, Eugene, OR); BioRad (BioRad, Richmond, CA); Clontech (CLONTECH Laboratories, Palo Alto, CA); Difco (Difco Laboratories, Detroit, MI); GIBCO BRL or Gibco BRL (Life Technologies, Inc., Gaithersburg, MD); Epicentre (Epicentre Biotechnologies, Madison, WI); Zymo Research (Zymo Research Corp., Orange, CA); Integrated DNA Technologies (Integrated DNA Technologies, Inc., Coralville, IA): New Brunswick (New Brunswick Scientific Company, Inc., Edison, NJ); Thermoelectron (Thermoelectron Corp., Waltham, MA); BMG (BMG Labtech, GmbH, Offenburg, Germany); Greiner (Greiner Bio-One, Kremsmuenster, Austria); Novex (Novex, San Diego, CA); Finnzymes (Finnzymes OY, Finland) Qiagen (Qiagen, Inc., Valencia, CA); Invitrogen (Invitrogen Corp., Carlsbad, CA); Sigma (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO); DuPont Instruments (Asheville, NY); Global Medical Instrumentation or GMI (Global Medical Instrumentation; Ramsey, MN); MJ Research (MJ Research, Waltham, MA); Infors (Infors AG, Bottmingen, Switzerland); Stratagene (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA); Roche (Hoffmann La Roche, Inc., Nutley, NJ); Ion Beam Analysis Laboratory (Ion Bean Analysis Laboratory, The University of Surrey Ion Beam Center (Guildford, UK); TOM (Terg-o-Meter); CMC (blood-milk-ink); BaChem (BaChem AG, Bubendorf, Switzerland) ; Molecular Devices (Molecular Devices, Inc., Sunnyvale, CA); MicroCal (Microcal, Inc., Northhampton, MA); Chemical Computing (Chemical Computing Corp., Montreal, Canada); NCBI (National Center for Biotechnology Information); GE Healthcare (GE Healthcare, UK).

Пример 1Example 1

АнализыAnalyzes

Следующие анализы использовали в описанных ниже примерах. Любое отклонение от приведенных ниже протоколов отмечено в примерах. В этих экспериментах спектрофотометр использовали для измерения оптической плотности продуктов, образованных после завершения реакций. Рефрактометр использовали для измерения коэффициента отражения образцов.The following assays were used in the examples described below. Any deviation from the following protocols is noted in the examples. In these experiments, a spectrophotometer was used to measure the optical density of the products formed after completion of the reactions. A refractometer was used to measure the reflection coefficient of the samples.

A. Определение содержания белкаA. Determination of protein

1. Анализ с БХК (бицинхониновая кислота) для определения содержания белка 1. Analysis with BHC (bicinchoninic acid) to determine the protein content

В этих анализах анализ с БХК (Pierce) использовали для определения концентрации белка в образцах протеазы в масштабе планшета микротитратора (ПМТ). В этой аналитической системе использовали следующие химические растворы и растворы реактивов: реактив для анализа белка с БКХ и буфер для разведения Pierce (50 мМ MES, pH 6,5, 2 мМ CaCl2, 0,005% TWEEN®-80). Использовали оборудование ПМТ-ридер SpectraMAX (type 340). ПМТ были получены из Costar (type 9017). In these assays, an analysis with BHC (Pierce) was used to determine protein concentration in protease samples on a microtiter plate (PMT) scale. The following chemical and reagent solutions were used in this analytical system: a protein reagent with BCC and Pierce dilution buffer (50 mM MES, pH 6.5, 2 mM CaCl 2 , 0.005% TWEEN®-80). Used equipment PMT reader SpectraMAX (type 340). PMT were obtained from Costar (type 9017).

В тесте по 200 мкл реактива с БХК раскапывали в каждую лунку, а потом добавляли по 20 мкл разбавленного белка. После тщательного перемешивания, ПМТ инкубировали в течение 30 минут при 37°C. Удаляли пузырьки воздуха и считывали оптическую плотность (OD) раствора в лунках при 562 нм. Для определения концентрации белка, фоновые показания прибора вычитали из показаний прибора для образцов. По величинам OD562 для белковых стандартов (очищенная протеаза) построили калибровочную кривую. Концентрации белка в образцах экстраполировали из калибровочной кривой.In the test, 200 μl of BHC reagent was instilled into each well, and then 20 μl of diluted protein was added. After thorough mixing, the PMT was incubated for 30 minutes at 37 ° C. Air bubbles were removed and the absorbance (OD) of the solution in the wells was read at 562 nm. To determine the protein concentration, the background readings were subtracted from the readings for the samples. Using OD 562 values for protein standards (purified protease), a calibration curve was constructed. Protein concentrations in the samples were extrapolated from the calibration curve.

2. Анализ Бредфорда для определения содержания белка2. Bradford analysis to determine protein content

В этих анализах анализ с окрашивающим реактивом Бредфорда (Quick Start) использовали для определения концентрации белка в образцах протеазы в масштабе ПМТ.In these assays, a Bradford staining reagent analysis (Quick Start) was used to determine protein concentration in protease samples at the PMT scale.

В этой аналитической системе использовали следующие химические растворы и растворы реактивов: окрашивающий реактив Бредфорда Quick Start (BIO-RAD кат. № 500-0205), буфер для разведения (10 мМ NaCl, 0,1 мМ CaCl2, 0,005% TWEEN®-80). Использовали оборудование Biomek FX Robot (Beckman) и ПМТ-ридер SpectraMAX (type 340; Molecular Devices). ПМТ были из Costar (type 9017). The following chemical and reagent solutions were used in this analytical system: the Bradford stain quick start reagent (BIO-RAD Cat. No. 500-0205), dilution buffer (10 mM NaCl, 0.1 mM CaCl 2 , 0.005% TWEEN®-80 ) We used Biomek FX Robot equipment (Beckman) and a SpectraMAX PMT reader (type 340; Molecular Devices). PMT were from Costar (type 9017).

В тесте по 200 мкл окрашивающего реактива Бредфорда раскапывали в каждую лунку, а потом добавляли по 15 мкл буфера для разведения. В конце добавляли в лунки по 10 мкл фильтрованного культурального бульона.In the test, 200 μl of Bradford staining reagent was instilled into each well, and then 15 μl of dilution buffer was added. Finally, 10 μl of filtered culture broth was added to the wells.

После тщательного перемешивания ПМТ инкубировали, по меньшей мере, в течение 10 минут при комнатной температуре. Удаляли пузырьки воздуха и OD лунок считывали при 595 нм. Для определения концентрации белка фоновое показание прибора (т.е. от неинокулированных лунок) вычитали из показаний прибора для образцов. Полученные величины OD595 давали относительную меру содержания белка в образцах.After thorough mixing, the PMTs were incubated for at least 10 minutes at room temperature. Air bubbles were removed and the OD wells were read at 595 nm. To determine the protein concentration, the background reading of the device (i.e., from uninoculated wells) was subtracted from the readings of the device for samples. The obtained OD 595 values gave a relative measure of the protein content in the samples.

B. Анализ с микрообразцами для тестирования эффективности протеазыB. Analysis with microsamples to test the effectiveness of the protease

Использованное оборудование включало Eppendorf Thermomixer и ПМТ-ридер SpectraMAX (type 340). ПМТ были получены из Costar (type 9017). Препараты детергента (жидкий детергент для стирки TIDE® 2× Ultra Clean Breeze (Procter & Gamble); условия мытья США).Equipment used included the Eppendorf Thermomixer and the SpectraMAX PMT reader (type 340). PMT were obtained from Costar (type 9017). Detergent preparations (liquid detergent for washing TIDE® 2 × Ultra Clean Breeze (Procter &Gamble); US washing conditions).

Воду Milli-Q доводили до жесткости воды 6 gpg (Ca/Mg=3/1) и добавляли 0,78 г/л детергента TIDE® 2× Ultra Clean Breeze. Детергент предварительно подвергали тепловой обработке при 95°C в течение одного часа для инактивирования всех ферментов, присутствующих в составе. Моющий раствор взбалтывали в течение 15 минут. Затем добавляли 5 мМ HEPES (свободная кислота) и pH доводили до 8,2.Milli-Q water was adjusted to a water hardness of 6 gpg (Ca / Mg = 3/1) and 0.78 g / L of TIDE® 2 × Ultra Clean Breeze detergent was added. The detergent was preliminarily subjected to heat treatment at 95 ° C for one hour to inactivate all the enzymes present in the composition. The washing solution was shaken for 15 minutes. Then 5 mM HEPES (free acid) was added and the pH was adjusted to 8.2.

МикрообразцыMicrosamples

Круглые микрообразцы 0,25 дюйма в диаметре получали из CFT Vlaardingen. Перед вырезанием образцов материю (EMPA 116) промывали водой. В каждую лунку 96-луночного планшета микротитратора помещали по одному микрообразцу.Round 0.25 inch diameter microsamples were obtained from CFT Vlaardingen. Before cutting samples, matter (EMPA 116) was washed with water. One microtiter was placed in each well of a 96-well microtiter plate.

Способ тестированияTesting method

Требуемый моющий раствор изготавливали, как описано выше. После уравновешивания Thermomixer при 25°C, 190 мкл моющего раствора добавляли в каждую лунку ПМТ, содержащую микрообразец. К этой смеси добавляли по 10 мкл разбавленного раствора фермента для того, чтобы конечная концентрация фермента составляла 1 мкг/мл (установлена в анализе с БХК). ПМТ запечатывали лентой и помещали в инкубатор на 30 минут при встряхивании при 1400 об/мин. После инкубирования при соответствующих условиях по 100 мкл раствора из каждой лунки переносили в свежий ПМТ. Новый ПМТ, содержащий по 100 мкл раствора в лунке, считывали при 405 нм с помощью ПМТ-ридера SpectraMax. Также были включены пустые контроли, а также контроль, содержащий микрообразец и детергент, но не фермент.The required cleaning solution was prepared as described above. After equilibrating the Thermomixer at 25 ° C, 190 μl of the washing solution was added to each well of the PMT containing the microsample. To this mixture, 10 μl of a diluted enzyme solution was added so that the final concentration of the enzyme was 1 μg / ml (established in the analysis with BChK). The PMT was sealed with tape and placed in an incubator for 30 minutes with shaking at 1400 rpm. After incubation under appropriate conditions, 100 μl of the solution from each well was transferred to fresh PMT. A new PMT containing 100 μl of solution per well was read at 405 nm using a SpectraMax PMT reader. Empty controls were also included, as well as a control containing a microsample and detergent, but not an enzyme.

Вычисление эффективности КМЧCalculation of the effectiveness of CMC

Полученное значение оптической плотности корректировали по пустому значению (т.е. полученному после инкубирования микрообразцов в отсутствие фермента). Полученная оптическая плотность давала меру гидролитической активности тестируемого фермента.The obtained optical density value was corrected for an empty value (i.e., obtained after incubation of the microsamples in the absence of the enzyme). The resulting optical density gave a measure of the hydrolytic activity of the test enzyme.

C. Анализ стабильности с TIDE® C. Stability Analysis with TIDE®

Стабильность дикого типа и вариантов протеазы измеряли после стадии инкубирования в присутствии 25% термообработанного жидкого детергента для стирки TIDE® 2× Ultra Clean Breeze. Начальную и остаточную активность определяли с использованием описанного ниже AGLA-анализа, флуоресцентного 96-луночного планшетного ридера, инкубатора/шейкера (iEMS; Thermoelectron) и инкубатора/шейкера (Innova; New Brunswick (type 4230). ПМТ были из Costar (type 9017) и из Greiner (черные планшеты, type 655076).The stability of the wild-type and protease variants was measured after the incubation step in the presence of 25% heat-treated liquid detergent for washing TIDE® 2 × Ultra Clean Breeze. Initial and residual activity was determined using the AGLA assay described below, a fluorescent 96-well plate reader, an incubator / shaker (iEMS; Thermoelectron) and an incubator / shaker (Innova; New Brunswick (type 4230). PMT were from Costar (type 9017) and from Greiner (black tablets, type 655076).

Химикаты и реактивы Chemicals and reagents

В этой аналитической системе использовали следующие химические растворы и растворы реактивов:The following chemical solutions and reagent solutions were used in this analytical system:

TIDE® 2× Ultra Clean BreezeTIDE® 2 × Ultra Clean Breeze

125 г TIDE® 2× Ultra Clean Breeze (термообработанный при 95°C, как указано выше), растворенные в смеси из 50 г 50 мМ HEPES pH 8,2 и 275 мл воды; концентрация TIDE® составляла 27,7%, после разбавления супернатантом 25% (ниже называемый как «TIDE®») 125 g of TIDE® 2 × Ultra Clean Breeze (heat treated at 95 ° C as described above) dissolved in a mixture of 50 g of 50 mM HEPES pH 8.2 and 275 ml of water; TIDE® concentration was 27.7%, after dilution with 25% supernatant (hereinafter referred to as “TIDE®”)

Буфер для разведения MESMES dilution buffer

52,6 мМ MES/NaOH, 2,6 мМ CaCl2, 0,005% TWEEN®-80, pH 6,552.6 mm MES / NaOH, 2.6 mm CaCl 2 , 0.005% TWEEN®-80, pH 6.5

Субстрат AGLA, BaChem, кат. № H-6675 или American Peptide Co., кат. № 81-0-31Substrate AGLA, BaChem, cat. No. H-6675 or American Peptide Co., cat. No. 81-0-31

Раствор субстрата AGLAAGLA Substrate Solution

451 мг AGLA растворяли в 16 мл N,N-диметилформамида; этот раствор выливали в 304 мл MES-буфера (52,6 мМ MES/NaOH, 2,6 мМ CaCl2, 0,005% TWEEN®-80, pH 6,5) при встряхивании.451 mg of AGLA was dissolved in 16 ml of N, N-dimethylformamide; this solution was poured into 304 ml of MES buffer (52.6 mm MES / NaOH, 2.6 mm CaCl 2 , 0.005% TWEEN®-80, pH 6.5) with shaking.

Способы тестированияTesting Methods

Бесстрессовые условияStress free conditions

Сначала 20 мкл фильтрованного культурального бульона разводили в 180 мкл MES буфера для разведения. Затем 20 мкл этого разбавленного бульона разводили в 180 мкл MES буфера для разведения. Затем 10 мкл этого разведения разводили в 190 мкл раствора субстрата AGLA в планшете, предварительно прогретом до 25°C. Удаляли все присутствующие пузырьки и планшет измеряли в соответствии с протоколом протеазного анализа с AGLA.First, 20 μl of filtered culture broth was diluted in 180 μl of MES dilution buffer. Then 20 μl of this diluted broth was diluted in 180 μl of MES dilution buffer. Then, 10 μl of this dilution was diluted in 190 μl of a solution of AGLA substrate in a plate, previously heated to 25 ° C. All vials present were removed and the plate was measured according to the protease assay protocol with AGLA.

Стрессовые условияStress conditions

Сначала 20 мкл фильтрованного культурального бульона разводили в 180 мкл моющего раствора TIDE® и после предварительного перемешивания в шейкере iEMS в течение 5 минут, дополнительно инкубировали в шейкере Innova. Планшет инкубировали всего в течение 60 минут при 32°C, при 200 об/мин. Кроме того, 20 мкл фильтрованного культурального бульона разбавляли в 180 мкл моющего раствора TIDE® и после предварительного перемешивания в шейкере iEMS в течение 5 минут, дополнительно инкубировали в шейкере Innova. Планшет инкубировали всего в течение 40 минут при 20°C, при 200 об/мин. Затем 20 мкл любого из этих растворов разбавляли в 180 мкл буфера для разведения MES и 10 мкл этого разведения разбавляли в 190 мкл раствора субстрата AGLA в планшете, предварительно прогретом до 25°C. Все присутствующие пузырьки воздуха удаляли и планшет измеряли в соответствии с протоколом протеазного анализа с AGLA.First, 20 μl of the filtered culture broth was diluted in 180 μl of TIDE® washing solution and, after being pre-mixed in an iEMS shaker for 5 minutes, further incubated in an Innova shaker. The plate was incubated for a total of 60 minutes at 32 ° C, at 200 rpm. In addition, 20 μl of the filtered culture broth was diluted in 180 μl of TIDE® washing solution and, after being pre-mixed in an iEMS shaker for 5 minutes, further incubated in an Innova shaker. The plate was incubated for a total of 40 minutes at 20 ° C, at 200 rpm. Then, 20 μl of any of these solutions was diluted in 180 μl of MES dilution buffer, and 10 μl of this dilution was diluted in 190 μl of a solution of AGLA substrate in a plate preheated to 25 ° C. All air bubbles present were removed and the plate was measured according to the protease assay protocol with AGLA.

ВычисленияCalculations

Измерения флуоресценции проводили при возбуждении на 350 нм и испускании на 415 нм. Программное обеспечение спектрофотометра вычисляло реакционные скорости увеличения флуоресценции для каждой лунки для линии линейной регрессии мЕОФ/мин:Fluorescence measurements were carried out with excitation at 350 nm and emission at 415 nm. The spectrophotometer software calculated the reaction fluorescence increase rates for each well for the MEOF / min linear regression line:

Процент остаточной активности: (Наклон в стрессовых условиях)*100/ (Наклон в бесстрессовых условиях)Percentage of residual activity: (Slope under stressful conditions) * 100 / (Slope under stress-free conditions)

D. Протеазный анализ с 2-аминобензоил-L-аланилглицил-L-лейцил-L-аланино-4-нитробензиламидом (Abz-AGLA-Nba)D. Protease assay with 2-aminobenzoyl-L-alanylglycyl-L-leucyl-L-alanino-4-nitrobenzylamide (Abz-AGLA-Nba)

Предоставленный ниже способ обеспечивает определенную степень технических подробностей, которые делают данные воспроизводимого протеазного анализа независящими от времени и места. Хотя анализ является приспосабливаемым к заданным лабораторным условиям, любые данные, полученные с помощью модифицированной процедуры, следует приводить в соответствии с результатами, полученными исходным способом.The method provided below provides a certain degree of technical detail that makes reproducible protease assay data independent of time and place. Although the analysis is adaptable to the given laboratory conditions, any data obtained using the modified procedure should be given in accordance with the results obtained by the original method.

Нейтральные металлопротеазы расщепляют пептидную связь между глицином и лейцином в 2-аминобензоил-L-аланилглицил-L-лейцил-L-аланино-4-нитробензиламиде (Abz-AGLA-Nba). Свободный 2-аминобензоил-L-аланилглицин (Abz-AG) в растворе обладает флуоресценцией с максимумом испускания при 415 нм и максимумом возбуждения при 340 нм. Флуоресценцию Abz-AG гасили нитробензиламидом в интактной молекуле Abz-AGLA-Nba.Neutral metalloproteases cleave the peptide bond between glycine and leucine in 2-aminobenzoyl-L-alanylglycyl-L-leucyl-L-alanino-4-nitrobenzylamide (Abz-AGLA-Nba). Free 2-aminobenzoyl-L-alanylglycine (Abz-AG) in solution has fluorescence with a maximum emission at 415 nm and a maximum excitation at 340 nm. Abz-AG fluorescence was quenched by nitrobenzylamide in the intact Abz-AGLA-Nba molecule.

В этих экспериментах высвобождение Abz-AG с помощью протеолитического расщепления Abz-AGLA-Nba отслеживали посредством флуоресцентной спектроскопии (Возб. 340/Исп. 415). Скорость проявления Abz-AG являлась мерой протеолитической активности. Анализы выполняли без ограничения начальной скорости субстратом. In these experiments, the release of Abz-AG by proteolytic cleavage of Abz-AGLA-Nba was monitored by fluorescence spectroscopy (Ex. 340 / Isp. 415). The rate of manifestation of Abz-AG was a measure of proteolytic activity. Assays were performed without limiting the initial substrate speed.

Перемешиватель для микропланшетов с контролем температуры (например, Eppendorf Thermomixer) требовался для воспроизводимости результатов анализов. Анализируемые растворы инкубировали до требуемой температуры (например, 25°C) в перемешивателе для микропланшетов перед добавлением фермента. Растворы ферментов добавляли в планшет в перемешивателе, энергично перемешивали и быстро переносили в планшет-ридер.A temperature controlled microplate agitator (e.g. Eppendorf Thermomixer) was required for reproducible assay results. Analyzed solutions were incubated to the desired temperature (e.g. 25 ° C) in a microplate mixer before adding the enzyme. Enzyme solutions were added to the plate in a stirrer, vigorously mixed and quickly transferred to a plate reader.

Требовался спектрофотометр с возможностью непрерывной записи данных и линейно-регрессионного анализа, наряду с контролем температуры (например, SpectraMax M5, Gemini EM, Molecular Devices). Ридер всегда поддерживал требуемую температуру (например, 25°C). Ридер настраивали для обнаружения top-read флуоресценции и устанавливали возбуждение на 350 нм и испускание на 415 нм без применения фильтра с ограниченной полосой пропускания. PMT устанавливали на среднюю чувствительность и 5 считываний для каждой лунки. Включали автокалибрование, но только для калибрования перед первым считыванием. Анализ измеряли в течение 3 минут при минимальном интервале считывания в соответствии с количеством лунок, выбранных для отслеживания. Ридер настраивали для вычисления скорости мЕОФ/мин (тысячные доли единицы относительной флуоресценции в минуту). Количество считываний, использованное для вычисления скорости (точек Vmax), устанавливали на количество, эквивалентное 2 минутам, которое определялось с помощью интервала считывания (например, при считывании каждые 10 секунд будут использоваться 12 точек для вычисления скорости). Максимум ЕОФ устанавливали на 50000.A spectrophotometer was required with the possibility of continuous data recording and linear regression analysis, along with temperature control (for example, SpectraMax M5, Gemini EM, Molecular Devices). The reader always maintained the required temperature (e.g. 25 ° C). The reader was tuned to detect top-read fluorescence and the excitation was set at 350 nm and emission at 415 nm without the use of a filter with a limited passband. PMT was set to medium sensitivity and 5 readings for each well. Autocalibration was turned on, but only for calibration before the first read. The analysis was measured for 3 minutes with a minimum reading interval in accordance with the number of wells selected for tracking. The reader was set to calculate the speed of MEOF / min (thousandths of a unit of relative fluorescence per minute). The number of readings used to calculate the speed (Vmax points) was set to the amount equivalent to 2 minutes, which was determined using the read interval (for example, when reading every 10 seconds, 12 points will be used to calculate the speed). The maximum EOF was set at 50,000.

Все пипетирование основных растворов фермента и субстрата выполняли поршневыми пипетками (Rainin Microman). Рабочие растворы буфера, фермента и рабочий раствор для анализа пипетировали одно- или многоканальными пипетками с вытеснением воздухом (Rainin LTS) из пробирок, емкостей с реактивами или микропланшетов с основными растворами. Для минимизации потерь реактивов удобна пипетка с репитером (Eppendorf) при переносе раствора для анализа в лунки микропланшета, когда используют только несколько лунок. Автоматизированные пипетторы, такие как Beckman FX или Cybio Cybi-well, также удобны при переносе растворов ферментов из микропланшета со стоковым раствором в микропланшет для анализа для того, чтобы одновременно инокулировать целый микропланшет.All pipetting of the main enzyme and substrate solutions was performed with piston pipettes (Rainin Microman). Working solutions of the buffer, enzyme, and working solution for analysis were pipetted with single or multi-channel air-displaced pipettes (Rainin LTS) from test tubes, reagent containers, or microplates with stock solutions. To minimize reagent losses, a repeater (Eppendorf) is convenient when transferring the solution for analysis to the wells of a microplate when only a few wells are used. Automated pipetters such as Beckman FX or Cybio Cybi-well are also convenient when transferring enzyme solutions from a microplate with stock solution to a microplate for analysis in order to inoculate an entire microplate at the same time.

Реактивы и растворыReagents and solutions

52,6 мМ MES/NaOH, 2,6 мМ CaCl2, pH 6,5 - MES буфер 52.6 mm MES / NaOH, 2.6 mm CaCl 2 , pH 6.5 - MES buffer

MES кислоту (10,28 г) и 292 мг безводного CaCl2 растворяли приблизительно в 900 мл очищенной воды. Раствор титровали с помощью NaOH до pH 6,5 (при 25°C или с чувствительным к температуре pH зондом). pH-отрегулированный буфер доводили до общего объема 1 л. Конечный раствор фильтровали через 0,22 мкм стерильный фильтр и хранили при комнатной температуре.MES acid (10.28 g) and 292 mg of anhydrous CaCl 2 were dissolved in approximately 900 ml of purified water. The solution was titrated with NaOH to a pH of 6.5 (at 25 ° C or with a temperature-sensitive pH probe). The pH adjusted buffer was adjusted to a total volume of 1 liter. The final solution was filtered through a 0.22 μm sterile filter and stored at room temperature.

48 мМ Abz-AGLA-Nba в DMF - основной раствор Abz-AGLA-Nba 48 mM Abz-AGLA-Nba in DMF - Abz-AGLA-Nba stock solution

Приблизительно 28 мг Abz-AGLA-Nba помещали в маленькую пробирку. Его растворяли в DMF (объем меняется в зависимости от массы Abz-AGLA-Nba) и встряхивали в течение нескольких минут. Раствор хранили при комнатной температуре в защищенном от света месте.Approximately 28 mg of Abz-AGLA-Nba was placed in a small tube. It was dissolved in DMF (volume varies depending on the weight of Abz-AGLA-Nba) and shaken for several minutes. The solution was stored at room temperature in a dark place.

50 мМ MES, 2,5 мМ CaCl2, 5% DMF, 2,4 мМ Abz-AGLA-Nba pH 6,5 - раствор для анализа50 mM MES, 2.5 mM CaCl 2 , 5% DMF, 2.4 mM Abz-AGLA-Nba pH 6.5 - solution for analysis

Один мл основного раствора Abz-AGLA-Nba добавляли в 19 мл MES буфера и встряхивали. Раствор хранили при комнатной температуре в защищенном от света месте.One ml of Abz-AGLA-Nba stock solution was added to 19 ml of MES buffer and shaken. The solution was stored at room temperature in a dark place.

50 мМ MES, 2,5 мМ CaCl2, pH 6,5 - буфер для разведения фермента50 mm MES, 2.5 mm CaCl 2 , pH 6.5 - buffer for dilution of the enzyme

Этот буфер изготавливали добавлением 5 мл очищенной вода к 95 мл MES буфера.This buffer was prepared by adding 5 ml of purified water to 95 ml of MES buffer.

50 мМ MES, 2,5 мМ CaCl2, 5% DMF, pH 6,5 - буфер для разведения субстрата50 mM MES, 2.5 mM CaCl 2 , 5% DMF, pH 6.5 - substrate dilution buffer

5 мл чистого DMF добавляли к 95 мл MES буфера. Этот буфер использовали для определения кинетических параметров.5 ml of pure DMF was added to 95 ml of MES buffer. This buffer was used to determine kinetic parameters.

Растворы ферментов Enzyme Solutions

Основные растворы фермента разбавляли буфером для разведения фермента до концентрации приблизительно 1 м.д. (1 мкг/мл). Нейтральную протеазу MULTIFECT® (NprE дикого типа) разбавляли до концентрации ниже 6 м.д. (6 мкг/мл). Серийные разведения были предпочтительными. При комнатной температуре растворы были стабильны в течение 1 часа, но для более длительных периодов хранения растворы хранили во льду.The enzyme stock solutions were diluted with the enzyme dilution buffer to a concentration of approximately 1 ppm. (1 μg / ml). MULTIFECT® Neutral Protease (wild-type NprE) was diluted to a concentration below 6 ppm. (6 μg / ml). Serial dilutions were preferred. At room temperature, the solutions were stable for 1 hour, but for longer periods of storage, the solutions were stored in ice.

ПроцедураProcedure

Сначала изготавливали все буферные, основные и рабочие растворы. Каждое разведение фермента анализировали трижды, если не указано иначе. При неполном заполнении лунки в стоковом микропланшете заполняли рабочим раствором фермента так, чтобы образовывались полные вертикальные колонки, начиная с левой части планшета (чтобы подстроиться под планшет-ридер). Соответствующий планшет для анализа заполняли сходным образом. Спектрофотометр для микропланшетов настраивали так, как описывалось ранее. First, all buffer, basic and working solutions were made. Each dilution of the enzyme was analyzed three times, unless otherwise indicated. If the filling is incomplete, the wells in the stock microplate are filled with the working solution of the enzyme so that complete vertical columns are formed, starting from the left side of the tablet (to adjust to the tablet reader). An appropriate assay plate was filled in a similar manner. The microplate spectrophotometer was set up as previously described.

Сначала 200-мкл аликвоту раствора для анализа помещали в лунки 96-луночного микропланшета. Планшет инкубировали в течение 10 мин при 25°C в перемешивателе микропланшетов с контролем температуры, защищенном от света. Анализ начинали с переноса 10 мкл рабочих растворов фермента из микропланшета с основным раствором в микропланшет для анализа в перемешивателе. Оптимально, использовали 96-луночную головку пипеттора, или в некоторых экспериментах, 8-луночную многоканальную пипетку использовали для переноса сначала из крайней левой колонки. Растворы энергично перемешивали в течение 15 секунд (900 об/мин в Eppendorf Thermomixer). Микропланшет для анализа незамедлительно переносили в спектрофотометр для микропланшетов и начинали записывать измерения флуоресценции при возбуждении при 350 нм и испускании при 415 нм. Программное обеспечение спектрофотометра пересчитывало скорости реакций по увеличению флуоресценции для каждой лунки в прямую линейной регрессии в мЕОФ/мин. В некоторых экспериментах для выравнивания температуры в перемешиватель для микропланшетов помещали второй планшет, тогда как начинали считывать первый планшет.First, a 200 μl aliquot of the assay solution was placed in the wells of a 96-well microplate. The plate was incubated for 10 min at 25 ° C in a microplate mixer with temperature control, protected from light. The analysis was started by transferring 10 μl of the working solutions of the enzyme from the microplate with the stock solution to the microplate for analysis in a stirrer. Optimally, a 96-well pipette head was used, or in some experiments, an 8-well multichannel pipette was used to transfer first from the leftmost column. The solutions were vigorously mixed for 15 seconds (900 rpm in Eppendorf Thermomixer). The microplate for analysis was immediately transferred to a microplate spectrophotometer and the recording of fluorescence measurements was started upon excitation at 350 nm and emission at 415 nm. The spectrophotometer software recalculated the reaction rates for increasing fluorescence for each well into direct linear regression in MEOF / min. In some experiments, to equalize the temperature, a second plate was placed in the microplate mixer while the first plate was read.

Уровни начальных скоростей линейно зависели от концентрации продукта (т.е. флуоресценции высвобожденного 2-аминобензоила) до 0,3 мМ продукта, что соответствует приблизительно 50000 ЕОФ в растворе при начальных 2,3 мМ Abz-AGLA-Nba при фоновой флуоресценции приблизительно 22000 ЕОФ. Abz-AGLA-Nba растворяли в DMF и использовали в день его изготовления.The initial velocity levels linearly depended on the concentration of the product (i.e., fluorescence of the released 2-aminobenzoyl) up to 0.3 mM of the product, which corresponds to approximately 50,000 EOF in solution with an initial 2.3 mM Abz-AGLA-Nba with background fluorescence of approximately 22,000 EOF . Abz-AGLA-Nba was dissolved in DMF and used on the day of its manufacture.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Производство протеазы NprE в B. subtilis NprE protease production in B. subtilis

В этом примере описаны проводившиеся эксперименты по производству протеазы NprE в B. subtilis. В частности, предоставлены способы, которые использовали для трансформации плазмиды pUBnprE в B. subtilis. Трансформацию выполняли, как известно в данной области (см., например, WO 02/14490, и заявку на патент США серия № 11/581,102). Предоставленная ниже последовательность ДНК (лидерная последовательность nprE, пропоследовательность nprE и зрелая последовательность ДНК nprE из B.amyloliquefaciens) кодирует белок-предшественник NprE.This example describes experiments conducted to produce the NprE protease in B. subtilis . In particular, methods are provided that are used to transform the plasmid pUBnprE into B. subtilis . Transformation was performed as is known in the art (see, for example, WO 02/14490, and US patent application series No. 11 / 581.102). The DNA sequence provided below (the nprE leader sequence, the nprE sequence and the mature nprE DNA sequence from B. amyloliquefaciens ) encodes the NprE precursor protein.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

В приведенной выше последовательности жирным обозначена ДНК, которая кодирует зрелую протеазу NprE, стандартный шрифт обозначает лидерную последовательность (лидерная последовательность nprE) и подчеркивание обозначает пропоследовательности (пропоследовательности nprE). Предоставленная ниже аминокислотная последовательность (лидерная последовательность NprE, пропоследовательность NprE и зрелая последовательность ДНК NprE) (SEQ ID NO:2), соответствует полноразмерному белку NprE. В этой последовательности подчеркивание обозначает пропоследовательность и жирный обозначает зрелую протеазу NprE.In the above sequence, bold is the DNA that encodes the mature NprE protease, the standard font denotes the leader sequence (nprE leader sequence), and the underscore denotes pro-sequences (nprE sequences). The amino acid sequence provided below (NprE leader sequence, NprE pro sequence and mature NprE DNA sequence) (SEQ ID NO: 2) corresponds to a full-sized NprE protein. In this sequence, underscore indicates pro-sequence and bold indicates mature NprE protease.

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

Зрелая последовательность NprE приведена в SEQ ID NO:3. Эту последовательность использовали в качестве основы при изготовлении библиотек вариантов, описываемых в настоящем документе.The mature NprE sequence is shown in SEQ ID NO: 3. This sequence was used as the basis for the manufacture of the libraries of the variants described herein.

Figure 00000005
Figure 00000005

Экспрессирующий вектор pUBnprE сконструировали посредством амплификации гена nprE из хромосомной ДНК B. amyloliquefaciens с помощью ПЦР с использованием двух специфических праймеров: The expression vector pUBnprE was constructed by amplification of the nprE gene from B. amyloliquefaciens chromosomal DNA using PCR using two specific primers:

Oligo AB 1740: CTGCAGGAATTCAGATCTTAACATTTTTCCCCTATCATTTTTCCCG (SEQ ID NO:4); иOligo AB 1740: CTGCAGGAATTCAGATCTTAACATTTTTCCCCTATCATTTTTCCCG (SEQ ID NO: 4); and

Oligo AB 1741: GGATCCAAGCTTCCCGGGAAAAGACATATATGATCATGGTGAAGCC (SEQ ID NO:5)Oligo AB 1741: GGATCCAAGCTTCCCGGGAAAAGACATATATGATCATGGTGAAGCC (SEQ ID NO: 5)

ПЦР выполняли в термоциклере с высокоточной ДНК полимеразой Phusion (Finnzymes). ПЦР смесь содержала 10 мкл 5× буфера (Finnzymes Phusion), 1 мкл 10 мМ dNTP, 1,5 мкл ДМСО, по 1 мкл каждого праймера, 1 мкл ДНК полимеразы Phusion Finnzymes, 1 мкл раствора хромосомной ДНК 50нг/мкл, 34,5 мкл воды MilliQ. Использовали следующий протокол ПЦР: 1) 30 сек при 98°C; 2) 10 сек при 98°C; 3) 20 сек при 55°C; 4) 1 мин при 72°C; 5) 25 циклов из стадий со 2 до 4; и 6) 5 мин при 72°C.PCR was performed in a thermal cycler with high-precision DNA polymerase Phusion (Finnzymes). The PCR mixture contained 10 μl of 5 × buffer (Finnzymes Phusion), 1 μl of 10 mM dNTP, 1.5 μl of DMSO, 1 μl of each primer, 1 μl of Phusion Finnzymes DNA polymerase, 1 μl of a 50ng / μl chromosomal DNA solution, 34.5 μl of MilliQ water. The following PCR protocol was used: 1) 30 sec at 98 ° C; 2) 10 sec at 98 ° C; 3) 20 sec at 55 ° C; 4) 1 min at 72 ° C; 5) 25 cycles from stages 2 to 4; and 6) 5 min at 72 ° C.

В результате получили фрагмент ДНК 1,9 т.п.н., который расщепляли ДНК рестриктазами BglII и BclI. Многокопийный вектор pUB110 Bacillus (см., например, Gryczan, J Bacteriol, 134:318-329 [1978]) расщепляли рестриктазой BamHI, затем ПЦР фрагмент × BglII × BclI лигировали в вектор pUB110 × BamHI для образования экспрессирующего вектора pUBnprE. As a result, a 1.9 kb DNA fragment was obtained, which was digested with restriction enzymes Bgl II and BclI. Multicopy vector pUB110 Bacillus (. See, e.g., Gryczan, J Bacteriol, 134: 318-329 [1978]) was digested with restriction enzyme Bam HI, then PCR fragment × Bgl II × BclI was ligated to the vector pUB110 × Bam HI to form the expression vector pUBnprE.

pUBnprE трансформировали в штамм B. subtilis (∆aprE, ∆nprE, oppA, ∆spoIIE, degUHy32, ∆amyE::(xylR,pxylA-comK). Трансформацию в B. subtilis выполняли, как описано в WO 02/14490. Избирательный рост трансформантов B. subtilis, несущих вектор pUBnprE, осуществляли во встряхиваемых колбах, содержащих 25 мл среды MBD (среда определенного состава на основе MOPS), с 20 мг/л неомицина. Среду MBD изготавливали, в основном, как известно в данной области (см., Neidhardt et al., J Bacteriol, 119:736-747 [1974]), за исключением того, что NH4Cl2, FeSO4 и CaCl2 исключали из основной среды, использовали 3 мМ K2HPO4 и в основную среду добавляли 60 мМ мочевины, 75 г/л глюкозы и 1% сойтона. Также питательные микроэлементы изготавливали в виде 100× основного раствора, содержащего в одном литре 400 мг FeSO4∙7H2O, 100 мг MnSO4∙H2O, 100 мг ZnSO4∙7H2O, 50 мг CuCl2∙2H2O, 100 мг CoCl2∙6H2O, 100 мг NaMoO4∙2H2O, 100 мг Na2B4O7∙10H2O, 10 мл 1 М CaCl2 и 10 мл 0,5 M цитрата натрия. Культуру инкубировали в течение трех дней при 37°C в инкубаторе/шейкере (Infors). Это культивирование привело к образованию секретированной NprE протеазы с протеолитической активностью, которую продемонстрировали с помощью протеазных анализов. Анализ гелей выполняли с использованием гелей NuPage Novex 10% Bis-Tris (Invitrogen, кат. № NP0301BOX). Чтобы подготовить образцы для анализа, 2 объема супернатанта смешивали с 1 объемом 1 М HCl, 1 объемом 4× LDS буфера для образцов (Invitrogen, кат. № NP0007) и 1% PMSF (20 мг/мл) и впоследствии нагревали в течение 10 минут при 70°C. Затем по 25 мкл каждого образца загружали в гель вместе с 10 мкл предварительно окрашенных белковых стандартов SeeBlue Plus2 (Invitrogen, кат. № LC5925). Результаты ясно показывали, что стратегия клонирования nprE, описанная в этом примере, пригодна для производства активной NprE в B. subtilis.pUBnprE was transformed into a B. subtilis strain (Δ aprE , Δ nprE , oppA, Δ spoIIE , degUHy32 , Δ amyE : :( xylR, pxylA-comK ). Transformation into B. subtilis was performed as described in WO 02/14490. Selective growth B. subtilis transformants carrying the pUBnprE vector were carried out in shake flasks containing 25 ml of MBD medium (medium of a specific composition based on MOPS) with 20 mg / L neomycin. The MBD medium was prepared mainly as is known in the art (see , Neidhardt et al., J Bacteriol, 119: 736-747 [1974]), with the exception that NH 4 Cl 2 , FeSO 4 and CaCl 2 were excluded from the stock medium, 3 mM K 2 HPO 4 was used and the stock medium added 60 mM urea, 75 g / l glucose and 1% soyton. Also, micronutrients were prepared as a 100 × basic solution containing 400 mg FeSO 4 ∙ 7H 2 O, 100 mg MnSO 4 ∙ H 2 O, 100 mg ZnSO 4 in one liter ∙ 7H 2 O, 50 mg CuCl 2 ∙ 2H 2 O, 100 mg CoCl 2 ∙ 6H 2 O, 100 mg NaMoO 4 ∙ 2H 2 O, 100 mg Na 2 B 4 O 7 ∙ 10H 2 O, 10 ml 1 M CaCl 2 and 10 ml of 0.5 M sodium citrate. The culture was incubated for three days at 37 ° C in an incubator / shaker (Infors). This cultivation led to the formation of secreted NprE protease with proteolytic activity, which was demonstrated by protease assays. The gel analysis was performed using NuPage Novex 10% Bis-Tris gels (Invitrogen, Cat. No. NP0301BOX). To prepare samples for analysis, 2 volumes of the supernatant were mixed with 1 volume of 1 M HCl, 1 volume of 4 × LDS sample buffer (Invitrogen, cat. No. NP0007) and 1% PMSF (20 mg / ml) and subsequently heated for 10 minutes at 70 ° C. Then, 25 μl of each sample was loaded into the gel along with 10 μl of SeeBlue Plus2 pre-stained protein standards (Invitrogen, Cat. No. LC5925). The results clearly showed that the nprE cloning strategy described in this example is suitable for the production of active NprE in B. subtilis .

Пример 3Example 3

Создание библиотек для оценки сайтов (БОС)Creation of libraries for the assessment of sites (BOS)

В этом примере описаны способы, использованные при создании БОС nprE. This example describes the methods used to create the nprE BOS.

Вектор pUBnprE, содержащий описанную выше экспрессирующую кассету nprE, служил в качестве ДНК матрицы. Этот вектор содержал уникальный участок рестрикции BglII, который использовали при создании библиотек для оценки сайтов. В кратком изложении, для создания библиотеки для оценки сайтов nprE проводили три ПЦР реакции, включая два ПЦР-мутагенеза для введения интересующего мутировавшего кодона в зрелую ДНК последовательность nprE, и третью ПЦР для объединения двух ПЦР-мутагенезов для того, чтобы сконструировать экспрессирующий вектор pUBnprE, содержащий требуемый мутировавший кодон в зрелой последовательности nprE.The pUBnprE vector containing the nprE expression cassette described above served as a template DNA. This vector contained a unique Bgl II restriction site, which was used to create libraries for site evaluation. Briefly, to create a library for evaluating nprE sites, three PCR reactions were performed, including two PCR mutagenesis for introducing the mutated codon of interest into the mature DNA sequence nprE, and a third PCR for combining the two PCR mutagenesis in order to construct the expression vector pUBnprE, containing the desired mutated codon in the mature nprE sequence.

Способ мутагенеза основывался на подходе с кодон-специфичной мутацией, в котором создание всех возможных мутаций одновременно в конкретном ДНК триплете выполняли с использованием прямого и обратного олигонуклеотидных праймеров длиной от 25 до 45 нуклеотидов, включающих специально разработанную триплетную последовательность ДНК NNS (N=A, C, T или G; и S=C или G), которая соответствовала последовательности кодона, подлежащего мутации, и гарантировала случайное встраивание нуклеотидов в конкретный кодон зрелой nprE. Число, указанное в имени праймера, соответствует положению конкретного кодона зрелой nprE. Оцениваемые сайты включали в себя: 4, 12, 13, 14, 23, 24, 33, 45, 46, 47, 49, 50, 54, 58, 59, 60, 65, 66, 87, 90, 96, 97, 100, 186, 196, 211, 214, 228 и 280. Образцовый список последовательностей праймеров описан в заявке на патент США, серия № 11/581,102.The mutagenesis method was based on a codon-specific mutation approach, in which all possible mutations were simultaneously created in a specific triple DNA using direct and reverse oligonucleotide primers from 25 to 45 nucleotides in length, including a specially designed triplet NNS DNA sequence (N = A, C , T or G; and S = C or G), which corresponded to the sequence of the codon to be mutated, and guaranteed random insertion of nucleotides into the specific codon of mature nprE. The number indicated in the name of the primer corresponds to the position of a particular codon of mature nprE. Evaluated sites included: 4, 12, 13, 14, 23, 24, 33, 45, 46, 47, 49, 50, 54, 58, 59, 60, 65, 66, 87, 90, 96, 97, 100, 186, 196, 211, 214, 228, and 280. An exemplary list of primer sequences is described in US Patent Application Serial No. 11 / 581.102.

Для создания библиотек для оценки сайтов использовали два дополнительных праймера, содержащих участок рестрикции BglII вместе с частью ДНК последовательности pUBnprE, фланкирующей участок рестрикции BglII. Эти праймеры производили в Invitrogen (масштаб 50 наномоль, обессоленные): To create libraries used to assess sites, two additional primers containing the Bgl II restriction site together with a part pUBnprE DNA sequence flanking the restriction site Bgl II. These primers were produced in Invitrogen (scale 50 nanomoles, desalted):

pUB-BglII-FW GTCAGTCAGATCTTCCTTCAGGTTATGACC (SEQ ID NO:6); и pUB-BglII-FW GTCAGTCAGATCTTCCTTCAGGTTATGACC (SEQ ID NO: 6); and

pUB-BglII-RV GTCTCGAAGATCTGATTGCTTAACTGCTTC (SEQ ID NO:7).pUB-BglII-RV GTCTCGAAGATCTGATTGCTTAACTGCTTC (SEQ ID NO: 7).

Создание каждой БОС начинали с двух первичных ПЦР амплификаций с использованием праймера pUB-BglII-FW и специфического обратного праймера nprE для мутагенеза. Для второй ПЦР использовали праймер pUB-BglII-RV и специфический прямой праймер nprE для мутагенеза (праймеры для прямого и обратного мутагенеза, соответствующие позициям кодона зрелой nprE). The creation of each BOS began with two primary PCR amplifications using the primer pUB-BglII-FW and the specific reverse primer nprE for mutagenesis. For the second PCR, the primer pUB-BglII-RV and the specific forward primer nprE for mutagenesis were used (primers for direct and reverse mutagenesis corresponding to the positions of the mature nprE codon).

Введение мутаций в зрелую последовательность nprE выполняли с использованием высокоточной ДНК полимеразы Phusion (Finnzymes; кат. № F-530L). Все ПЦР проводили в соответствии с протоколом Finnzymes, приложенным к полимеразе. Условия ПЦР для первичных ПЦР составляли:Mutations were introduced into the mature nprE sequence using high-precision Phusion DNA polymerase (Finnzymes; Cat. No. F-530L). All PCR was performed according to the Finnzymes protocol attached to the polymerase. PCR conditions for primary PCR were:

для первичной ПЦР 1: for primary PCR 1:

праймер pUB-BglII-FW и специфический обратный праймер NPRE для мутагенеза - оба по 1 мкл (10 мкМ); pUB-BglII-FW primer and NPRE specific reverse primer for mutagenesis - both 1 μl (10 μM);

для первичной ПЦР 2: for primary PCR 2:

праймер pUB-BglII-RV и специфический прямой праймер NPRE для мутагенеза - оба по 1 мкл (10 мкМ); вместе сpUB-BglII-RV primer and NPRE specific direct primer for mutagenesis - both 1 μl (10 μM); together with

5× буфером Phusion HF 5 × Phusion HF Buffer 10 мкл10 μl 10 мМ смесью dNTP10 mm dNTP mixture 1 мкл1 μl ДНК полимеразой Phusion DNA polymerase Phusion 0,75 мкл (2 единицы/ мкл)0.75 μl (2 units / μl) ДМСО, 100%DMSO, 100% 1 мкл 1 μl ДНК матрицей pUBnprE DNA matrix pUBnprE 1 мкл (0,1-1 нг/мкл)1 μl (0.1-1 ng / μl) Дистиллированной, автоклавированной водой Distilled, autoclaved water до 50 мклup to 50 μl

ПЦР программа: 30 секунд при 98°C, 30× (10 секунд при 98°C, 20 секунд при 55°C, 1,5 минуты при 72°C) и 5 мин при 72°C выполняли в термоциклере Peltier PTC-200 (MJ Research). Эксперименты с ПЦР привели к образованию двух фрагментов приблизительно от 2 до 3 т.п.о., которые обладали перекрывающимся участком приблизительно в 30 пар нуклеотидов в области интересующего кодона зрелой NprE. Фрагменты соединяли в третьей ПЦР реакции с использованием этих двух указанных выше фрагментов и прямого и обратного праймеров BglII. Соединяющую ПЦР реакцию проводили в следующем растворе: праймер pUB-BglII-FW и праймер pUB-BglII-RV - оба по 1 мкл (10 мкМ) вместе с PCR program: 30 seconds at 98 ° C, 30 × (10 seconds at 98 ° C, 20 seconds at 55 ° C, 1.5 minutes at 72 ° C) and 5 min at 72 ° C were performed in a Peltier PTC-200 thermal cycler (MJ Research). PCR experiments led to the formation of two fragments of approximately 2 to 3 kb, which had an overlapping region of approximately 30 nucleotides in the region of the mature NprE codon of interest. Fragments were combined in a third PCR reaction using the two above fragments and the forward and reverse Bgl II primers. The PCR coupling reaction was carried out in the following solution: pUB-BglII-FW primer and pUB-BglII-RV primer, both 1 μl (10 μM) each

5× буфером Phusion HF 5 × Phusion HF Buffer 10 мкл10 μl 10 мМ смесью dNTP 10 mm dNTP mixture 1 мкл1 μl ДНК полимеразой Phusion DNA polymerase Phusion 0,75 мкл (2 единицы/мкл)0.75 μl (2 units / μl) ДМСО, 100% DMSO, 100% 1 мкл 1 μl Смесью для первичной ПЦР реакции 1 Mixture for primary PCR reaction 1 1 мкл 1 μl Смесью для первичной ПЦР реакции 2 Mixture for primary PCR reaction 2 1 мкл 1 μl Дистиллированной, автоклавированной водой Distilled, autoclaved water до 50 мклup to 50 μl

Программа для соединяющей ПЦР была следующей: 30 секунд при 98°C, 30× (10 секунд при 98°C, 20 секунд при 55°C, 2:40 минут при 72°C) и 5 мин при 72°C в термоциклере Peltier PTC-200 (MJ Research).The program for connecting PCR was as follows: 30 seconds at 98 ° C, 30 × (10 seconds at 98 ° C, 20 seconds at 55 ° C, 2:40 minutes at 72 ° C) and 5 minutes at 72 ° C in a Peltier thermal cycler PTC-200 (MJ Research).

Амплифицированный линейный фрагмент 6,5 т.п.о. очищали с помощью QIAQUICK® PCR purification kit (Qiagen, кат. № 28106) и расщепляли рестриктазой BglII для образования липких концов на обоих концах соединяющего фрагмента: Amplified linear fragment 6.5 kb purified using a QIAQUICK® PCR purification kit (Qiagen, cat. No. 28106) and digested with restriction enzyme Bgl II to form sticky ends at both ends of the connecting fragment:

- 35 мкл очищенного линейного фрагмента ДНК- 35 μl of purified linear DNA fragment

- 4 мкл буфера REACT® 3 (Invitrogen)- 4 μl REACT® 3 buffer (Invitrogen)

- 1 мкл BglII, 10 единиц/мл (Invitrogen) - 1 μl Bgl II, 10 units / ml (Invitrogen)

Условия реакции: 1 час, 30°C.Reaction conditions: 1 hour, 30 ° C.

Лигирование фрагмента, расщепленного с помощью BglII и очищенного с использованием QIAQUICK® PCR purification kit (Qiagen, кат. № 28106), привело к образованию кольцевой и мультимерной ДНК, содержащей требуемую мутацию:Ligation of the fragment cleaved with Bgl II and purified using the QIAQUICK® PCR purification kit (Qiagen, cat. No. 28106), led to the formation of ring and multimeric DNA containing the desired mutation:

- 30 мкл очищенного, расщепленного с помощью BglII фрагмента ДНК- 30 μl of purified, cleaved using Bgl II DNA fragment

- 8 мкл буфера для T4 ДНК лигазы (Invitrogen кат. № 46300-018)- 8 μl of T4 DNA ligase buffer (Invitrogen Cat. No. 46300-018)

- 1 мкл T4 ДНК лигазы, 1 единица/мкл (Invitrogen кат. № 15224-017) - 1 μl T4 DNA ligase, 1 unit / μl (Invitrogen Cat. No. 15224-017)

Условия реакции: 16-20 часов, при 16°C.Reaction conditions: 16-20 hours, at 16 ° C.

Впоследствии легирующую смесь трансформировали в штамм B. subtilis (∆aprE, ∆nprE, oppA, ∆spoIIE, degUHy32, ∆amyE::(xylR,pxylA-comK). Трансформацию в B. subtilis выполняли, как описано в WO 02/14490. Для каждой библиотеки собирали по 96 отдельных колоний и выращивали их в среде MOPS с неомицином и 1,25 г/л дрожжевого экстракта для анализа последовательности (BaseClear) и целей скрининга. Каждая библиотека включала не более чем 19 сайт-специфичных вариантов nprE.Subsequently, the dopant mixture was transformed into B. subtilis strain (Δ aprE , Δ nprE , oppA , Δ spoIIE , degUHy32 , Δ amyE : :( xylR, pxylA-comK ). Transformation into B. subtilis was performed as described in WO 02/14490. For each library, 96 individual colonies were collected and grown in MOPS with neomycin and 1.25 g / L yeast extract for sequence analysis (BaseClear) and screening purposes. Each library included no more than 19 site-specific nprE variants.

Варианты создавали посредством выращивания трансформантов из БОС B. subtilis в 96-луночных ПМТ при 37°C в течение 68 часов в среде MBD с 20 мг/л неомицина и 1,25 г/л дрожжевого экстракта.Variants were created by growing transformants from BF B. subtilis in 96-well PMT at 37 ° C for 68 hours in MBD medium with 20 mg / L neomycin and 1.25 g / L yeast extract.

Пример 4Example 4

Создание вариантов протеазы с помощью мутагенеза QUICKHANGE®Creating protease variants using QUICKHANGE® mutagenesis

В этом примере описаны альтернативные способы для создания БОС nprE, хотя предоставленные в настоящем документе способы пригодны для производства БОС других интересующих ферментов (например, Asp). Как в вышеприведенном примере 3, вектор pUBnprE, содержащий экспрессирующую кассету nprE, служил в качестве источника ДНК матрицы для создания БОС nprE и вариантов NprE. Основное различие между двумя способами состоит в том, что этот способ требует амплификации целого вектора с использованием комплементарных праймеров для сайт-направленного мутагенеза.This example describes alternative methods for creating biofeedback nprE, although the methods provided herein are suitable for producing biofeedback of other enzymes of interest (e.g. Asp ). As in Example 3 above, the pUBnprE vector containing the nprE expression cassette served as the source of the template DNA to generate the biofeedback nprE and NprE variants. The main difference between the two methods is that this method requires amplification of the whole vector using complementary primers for site-directed mutagenesis.

МатериалыMaterials

Штамм Bacillus, содержащий вектор pUBnprE Bacillus strain containing the vector pUBnprE

Qiagen Plasmid Midi Kit (Qiagen кат. № 12143) Qiagen Plasmid Midi Kit (Qiagen Cat. No. 12143)

Ready-Lyse Lysozyme (Epicentre кат. № R 1802M) Ready-Lyse Lysozyme (Epicentre Cat. No. R 1802M)

dam Methylase Kit (New England Biolabs кат. № M0222L) dam Methylase Kit (New England Biolabs Cat. No M0222L)

Zymoclean Gel DNA Recovery Kit (Zymo Research кат. № D4001) Zymoclean Gel DNA Recovery Kit (Zymo Research Cat. No D4001)

Сайт-специфические праймеры nprE для мутагенеза, масштаб 100 нмоль, 5' фосфорилированные, очищенные в PAGE (Integrated DNA Technologies)Site-specific nprE primers for mutagenesis, scale 100 nmol, 5 'phosphorylated, purified by PAGE (Integrated DNA Technologies)

QUIKCHANGE® Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene кат. № 200514) QUIKCHANGE® Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene Cat. No. 200514)

MJ Research PTC-200 Peltier Thermal Cycler (Bio-Rad Laboratories) MJ Research PTC-200 Peltier Thermal Cycler (Bio-Rad Laboratories)

1,2% агарозные E-gels (Invitrogen кат. № G5018-01) 1.2% Agarose E-gels (Invitrogen Cat. No. G5018-01)

TempliPhi Amplification Kit (GE Healthcare кат. № 25-6400-10) TempliPhi Amplification Kit (GE Healthcare Cat. No. 25-6400-10)

Компетентные клетки B. subtilis (∆aprE, ∆nprE, oppA, ∆spoIIE, degUHy32, ∆amyE::(xylR,pxylA-comK)Competent B. subtilis cells (∆ aprE , ∆ nprE , oppA , ∆ spoIIE , degUHy32 , ∆ amyE : :( xylR, pxylA-comK )

СпособыWays

Для получения плазмид pUBnprE, содержащих одну мутацию (идентифицированную посредством скрининга БОС nprE, как описано выше в примере 4 и заявке на патент США, серия № 11/581,102), отдельную колонию каждого интересующего штамма Bacillus использовали для инокулирования пробирки с 5 мл LB + 10 м.д. неомицин (например, стартовая культура). Культуру выращивали при 37°C, при встряхивании при 225 об/мин в течение 6 часов. Затем 100 мл свежей LB+10 м.д. неомицина инокулировали 1 мл стартовой культуры. Эту культуру выращивали в течение ночи при 37°C, при встряхивании при 225 об/мин. После этого инкубирования, клеточный осадок собирали с помощью достаточного центрифугирования для предоставления клеточного осадка. Клеточный осадок ресуспендировали в 10 мл буфера P1 (Qiagen Plasmid Midi Kit). Затем 10 мкл Ready-Lyse Lysozyme добавляли к ресуспендированному клеточному осадку и инкубировали при 37°C в течение 30 мин. Протокол Qiagen Plasmid Midi Kit продолжали с использованием 10 мл буферов P2 и P3, чтобы учесть увеличенный объем клеточной культуры. После выделения из Bacillus каждой плазмиды pUBnprE, содержащей отдельную мутацию в nprE, определяли концентрацию каждой плазмиды. Затем плазмиды dam метилировали с помощью dam Methylase Kit (New England Biolabs) по инструкциям изготовителя, чтобы метилировать приблизительно по 2 мкг каждой плазмиды pUBnprE на пробирку. Для очистки и концентрирования dam-метилированных плазмид pUBnprE использовали Zymoclean Gel DNA recovery kit. Затем определяли количество dam-метилированных плазмид pUBnprE и разводили их до рабочей концентрации по 50 нг/мкл каждой. Смесь сайт-специфичных праймеров для мутагенеза изготавливали для каждой реакции отдельно. Например, при использовании плазмиды pUBnprE T14R в качестве источника матрицы, пробирка со смешанными сайт-специфичными праймерами для мутагенеза будет содержать 10 мкл nprE-S23R, 10 мкл nprE-G24R, 10 мкл nprE-N46K и 10 мкл nprE-T54R (все праймеры по 10 мкМ каждого). ПЦР реакцию с использованием QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) выполняли по инструкциям производителя, например, 1 мкл dam-метилированной плазмиды pUBnprE, содержащей одну мутацию (50 нг/мкл), 2 мкл nprE сайт-специфичных праймеров для мутагенеза (10 мкМ), 2,5 мкл 10× буфер QuikChange Multi Reaction, 1 мкл смеси dNTP, 1 мкл смеси ферментов QuikChange Multi (2,5 Ед/мкл), и 17,5 мкл дистиллированной, автоклавированной воды, для предоставления конечного объема реакционной смеси 25 мкл. Библиотеки вариантов NprE амплифицировали с использованием следующих условий: 95°C в течение 1 мин (только 1-й цикл), затем 95°C в течение 1 мин, 55°C в течение 1 мин, 65°C в течение 13,5 мин и 29 повторений цикла. Продукт реакции хранили при 4°C в течение ночи. Затем реакционную смесь подвергали обработке рестриктазой DpnI (поставляемой с QUIKCHANGE® Multi Site-Directed Mutagenesis Kit) для расщепления родительской плазмиды pUB-nprE, используя протокол производителя, т.е. 1,5 мкл рестрикционного фермента DpnI добавляли в каждую пробирку и инкубировали при 37°C в течение 3 часов; затем 2 мкл расщепленного с помощью DpnI продукта ПЦР реакции анализировали на 1,2% E-gel, чтобы гарантировать, что ПЦР реакция прошла и что родительская матрица была разрушена. Затем для создания большого количества ДНК для увеличения размера библиотеки мультивариантов nprE использовали TempliPhi амплификацию по типу катящегося кольца, используя протокол производителя, т.е. 1 мкл обработанной в DpnI QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis ПЦР, 5 мкл буфера для образцов TempliPhi, 5 мкл реакционного буфера TempliPhi и 0,2 мкл смеси ферментов TempliPhi, для образования конечного объема реакции ~11 мкл; инкубировали при 30°C в течение 3 часов; реакцию TempliPhi разводили добавлением 200 мкл дистиллированной, автоклавированной воды и, в кратком изложении, интенсивно перемешивали. Затем 1,5 мкл разбавленного материала TempliPhi трансформировали в компетентные клетки B. subtilis, и мультиварианты nprE отбирали для использования планшетов с LA+10 м.д. неомицина + 1,6% снятого молока. Колонии отбирали и затем секвенировали для идентификации различных сочетаний вариантов библиотеки NprE. To obtain pUBnprE plasmids containing one mutation (identified by biofeedback screening of nprE as described above in Example 4 and US Patent Application Serial No. 11 / 581.102), a separate colony of each Bacillus strain of interest was used to inoculate a 5 ml LB + 10 tube ppm neomycin (e.g. starting culture). The culture was grown at 37 ° C, with shaking at 225 rpm for 6 hours. Then 100 ml of fresh LB + 10 ppm. neomycin was inoculated with 1 ml starter culture. This culture was grown overnight at 37 ° C, with shaking at 225 rpm. After this incubation, the cell pellet was collected using sufficient centrifugation to provide a cell pellet. The cell pellet was resuspended in 10 ml P1 buffer (Qiagen Plasmid Midi Kit). Then 10 μl of Ready-Lyse Lysozyme was added to the resuspended cell pellet and incubated at 37 ° C for 30 minutes. The Qiagen Plasmid Midi Kit protocol was continued using 10 ml of P2 and P3 buffers to allow for increased cell culture volume. After isolation of each plasmid pUBnprE containing a separate mutation in nprE from Bacillus , the concentration of each plasmid was determined. The dam plasmids were then methylated using the dam Methylase Kit (New England Biolabs) according to the manufacturer's instructions to methylate approximately 2 μg of each pUBnprE plasmid per tube. Zymoclean Gel DNA recovery kit was used to purify and concentrate dam- methylated pUBnprE plasmids. Then, the amount of dam- methylated pUBnprE plasmids was determined and diluted to a working concentration of 50 ng / μl each. A mixture of site-specific mutagenesis primers was prepared separately for each reaction. For example, when using the pUBnprE T14R plasmid as the template source, a tube with mixed site-specific mutagenesis primers will contain 10 μl nprE-S23R, 10 μl nprE-G24R, 10 μl nprE-N46K and 10 μl nprE-T54R (all primers are 10 μM each). The PCR reaction using the QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) was performed according to the manufacturer's instructions, for example, 1 μl dam- methylated plasmid pUBnprE containing one mutation (50 ng / μl), 2 μl nprE site-specific primers for mutagenesis (10 μM), 2.5 μl 10 × QuikChange Multi Reaction buffer, 1 μl dNTP mixture, 1 μl QuikChange Multi enzyme mixture (2.5 U / μl), and 17.5 μl distilled, autoclaved water to provide the final reaction volume 25 μl NprE variant libraries were amplified using the following conditions: 95 ° C for 1 min (1st cycle only), then 95 ° C for 1 min, 55 ° C for 1 min, 65 ° C for 13.5 min and 29 repetitions of the cycle. The reaction product was stored at 4 ° C. overnight. The reaction mixture was then digested with restriction enzyme Dpn I (supplied with QUIKCHANGE® Multi Site-Directed Mutagenesis Kit) to digest the parent plasmid pUB-nprE using the manufacturer's protocol, i.e. 1.5 μl of the restriction enzyme Dpn I was added to each tube and incubated at 37 ° C for 3 hours; then 2 μl of the Dpn I- digested PCR reaction product was analyzed for 1.2% E-gel to ensure that the PCR reaction was complete and that the parent matrix was destroyed. Then, to create a large amount of DNA to increase the size of the nprE multivariate library, TempliPhi was used as rolling ring amplification using the manufacturer's protocol, i.e. 1 μl PCR-processed in Dpn I QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis, 5 μl TempliPhi sample buffer, 5 μl TempliPhi reaction buffer and 0.2 μl TempliPhi enzyme mixture, to form a final reaction volume of ~ 11 μl; incubated at 30 ° C for 3 hours; the TempliPhi reaction was diluted by adding 200 μl of distilled, autoclaved water and, in summary, was vigorously mixed. Then, 1.5 μl of the diluted TempliPhi material was transformed into competent B. subtilis cells, and nprE multivariates were selected for use with LA + 10 ppm plates. neomycin + 1.6% skim milk. Colonies were selected and then sequenced to identify various combinations of NprE library variants.

В таблице 4-1 приведены названия праймеров и последовательности, использованные в этих экспериментах. В Integrated DNA Technologies синтезировали все праймеры (масштаб 100 нмоль, 5'-фосфорилированные и очищенные в PAGE). Дополнительные праймеры для мутагенеза описаны в заявке на патент США, сер. № 11/581102). Оцениваемые сайты включали в себя: 4, 12, 13, 23, 45, 49, 50, 54, 59, 60, 65, 82, 90, 110, 119, 128, 129, 130, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 151, 152, 155, 179, 190, 197, 198, 199, 204, 205, 214, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 224, 243, 244, 260, 261, 263, 265, 269, 273, 282, 285, 286, 289, 293, 296, 297 и 299. Table 4-1 shows the names of the primers and the sequences used in these experiments. Integrated DNA Technologies synthesized all primers (100 nmol scale, 5'-phosphorylated and purified in PAGE). Additional primers for mutagenesis are described in US patent application Ser. No. 11/581102). The sites evaluated included: 4, 12, 13, 23, 45, 49, 50, 54, 59, 60, 65, 82, 90, 110, 119, 128, 129, 130, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 151, 152, 155, 179, 190, 197, 198, 199, 204, 205, 214, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 224, 243, 244, 260, 261, 263, 265, 269, 273, 282, 285, 286, 289, 293, 296, 297 and 299.

Figure 00000006
Figure 00000006

Пример 5Example 5

Экспрессия, ферментация, очистка и определение характеристик вариантов протеазExpression, fermentation, purification and characterization of protease variants

Этот пример описывает способы, использованные для экспрессии, ферментации и очистки протеаз трансформированного B. subtilis из предыдущих примеров.This example describes the methods used for expression, fermentation and purification of proteases of transformed B. subtilis from the previous examples.

Рекомбинантный Bacillus subtilis культивировали с помощью традиционной периодической ферментации в питательной среде. Один глицериновый сосуд культуры B. subtilis, содержащий нейтральную металлопротеазу B. amyloliquefaciens, использовали для инокулирования 600 мл 1% среды SBG, содержащей 200 мг/л хлорамфеникола. Культуры выращивали в течение 36-48 часов при 37°C, после этого времени культуральную жидкость собирали посредством центрифугирования при 12000 об/мин, как известно в данной области. Эту процедуру выполняли дважды. Конечные концентрации фермента, полученные для 48-часовых культур, находились в диапазоне приблизительно между 1,4 и 2 г/л. Через 36 часов инкубирования при 37°C, ферментационный бульон собирали и центрифугировали при 12000 об/мин (центрифуга SORVALL®, модель RC5B). Секретированные нейтральные металлопротеазы выделяли из культуральной жидкости и концентрировали приблизительно 10-кратно с помощью Amicon filter system 8400 с BES (полиэфирсульфон) с порогом 10 кДа.Recombinant Bacillus subtilis was cultured using traditional periodic fermentation in a nutrient medium. One glycerol vessel of a B. subtilis culture containing neutral metalloprotease B. amyloliquefaciens was used to inoculate 600 ml of 1% SBG medium containing 200 mg / l chloramphenicol. Cultures were grown for 36-48 hours at 37 ° C, after which time the culture fluid was collected by centrifugation at 12,000 rpm, as is known in the art. This procedure was performed twice. Final enzyme concentrations obtained for 48 hour cultures ranged between approximately 1.4 and 2 g / L. After 36 hours of incubation at 37 ° C, the fermentation broth was collected and centrifuged at 12,000 rpm (SORVALL® centrifuge, model RC5B). Secreted neutral metalloproteases were isolated from the culture fluid and concentrated approximately 10-fold using an Amicon filter system 8400 with BES (polyethersulfone) with a threshold of 10 kDa.

Концентрированный супернатант диализировали в течение ночи при 4°C против 25 мМ MES буфера, pH 5,4, содержащего 10 мМ NaCl. Затем диализат загружали в катионообменную колонку Poros HS20 (общий объем ~83 мл; связывающая емкость ~4,5 г белка/мл колонки; воды), как описано ниже. Предварительно колонку уравновешивали с использованием 25 мМ MES буфера, pH 5,4, содержащего 10 мМ NaCl. Затем приблизительно 200-300 мл образца загружали в колонку. Связанный белок элюировали с использованием градиента pH от 5,4 до 6,2 через объем MES буфера, равный 10 колонкам. Элюирование белка было между pH 5,8 и 6,0, и оценивалось с использованием протеолитической активности, как описано в настоящем документе, и 10% (масс./об.) NUPAGE® SDS-PAGE (Novex). Затем объединяли фракции, содержащие нейтральную протеазу. Хлориды кальция и цинка в соотношении 3:1 добавляли перед тем, как довести pH до 5,8. Для очистки белка использовали Perceptive Biosystems BIOCAD® Vision (GMI).The concentrated supernatant was dialyzed overnight at 4 ° C. against 25 mM MES buffer, pH 5.4, containing 10 mM NaCl. The dialysate was then loaded onto a Poros HS20 cation exchange column (total volume ~ 83 ml; binding capacity ~ 4.5 g protein / ml column; water) as described below. The column was pre-equilibrated using 25 mM MES buffer, pH 5.4, containing 10 mM NaCl. Then, approximately 200-300 ml of the sample was loaded onto the column. Bound protein was eluted using a pH gradient of 5.4 to 6.2 through a 10 column volume of MES buffer. Protein elution was between pH 5.8 and 6.0, and was evaluated using proteolytic activity as described herein and 10% (w / v) NUPAGE® SDS-PAGE (Novex). Then the fractions containing the neutral protease were combined. 3: 1 calcium and zinc chlorides were added before adjusting the pH to 5.8. For protein purification, Perceptive Biosystems BIOCAD® Vision (GMI) was used.

Определяли гомогенность очищенного белка, оцененного с использованием 10% (масс./об.) NUPAGE® SDS-PAGE, при чистоте, превышающей 95%. Типично, очищенные препараты показывали ничтожную активность сериновой протеазы при оценке с использованием стандартного протеазного анализа с субстратом N-сукцинил-L-Ala-L-Ala-L-Pro-L-Phe-p-нитроанилидом (Bachem). Этот анализ выполняли в формате планшета микротитратора (ПМТ) (96 лунок) с использованием 100 мМ Трис-HCl буфера, pH 8,5, содержащего 10 мМ CaCl2 и 0,005% TWEEN®-80. Субстрат (p-AAPF NA) изготавливали посредством изготовления основного раствора 160 мМ в ДМСО (диметилсульфоксид) (100 мг/мл) и разведения этого основного раствора в 100 раз Трис-HCl буфером, содержащим CaCl2 и 0,005% TWEEN®-80. Затем 10 мкл разбавленного раствора протеазы (разведения изготавливали с использованием 100 мМ Трис-HCl буфера, pH 8,5, содержащего 10 мМ CaCl2 и 0,005% TWEEN®-80) добавляли к 190 мкл 1 мг/мл раствора p-AAPF NA. Пробу перемешивали в течение 5 минут и при 410 нм считывали кинетические изменения в течение от 2 до 5 минут. Угловой коэффициент отклика измеряли и использовали в качестве индикатора количества активности сериновой протеазы. Изготавливали состав для хранения белка с применением 25 мМ MES буфера, pH 5,8, содержащего 1 мМ хлорида цинка, 4 мМ хлорида кальция и 40% пропиленгликоля.The homogeneity of the purified protein was determined, evaluated using 10% (w / v) NUPAGE® SDS-PAGE, with a purity exceeding 95%. Typically, purified preparations showed negligible serine protease activity when evaluated using standard protease analysis with substrate N-succinyl-L-Ala-L-Ala-L-Pro-L-Phe-p-nitroanilide (Bachem). This analysis was performed in the format of a microtiter plate (PMT) (96 wells) using 100 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5, containing 10 mM CaCl 2 and 0.005% TWEEN®-80. The substrate (p-AAPF NA) was prepared by preparing a stock solution of 160 mM in DMSO (dimethyl sulfoxide) (100 mg / ml) and diluting this stock solution 100 times with Tris-HCl buffer containing CaCl 2 and 0.005% TWEEN®-80. Then, 10 μl of a dilute protease solution (dilutions were made using 100 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5, containing 10 mM CaCl 2 and 0.005% TWEEN®-80) were added to 190 μl of a 1 mg / ml p-AAPF NA solution. The sample was mixed for 5 minutes and kinetic changes were read at 410 nm for 2 to 5 minutes. The angular response coefficient was measured and used as an indicator of the amount of serine protease activity. A protein storage composition was prepared using 25 mM MES buffer, pH 5.8, containing 1 mM zinc chloride, 4 mM calcium chloride and 40% propylene glycol.

Пример 6Example 6

Компенсация влияния мутаций на активность и стабильность протеазCompensation of the effect of mutations on the activity and stability of proteases

Этот пример описывает варианты протеазы с множественными заменами, сконструированные для оптимизации двух противоречащих свойств фермента. В таблице 6-1 показано, как вычисляли изменение заряда:This example describes multiple substitution protease variants designed to optimize two conflicting enzyme properties. Table 6-1 shows how the change in charge was calculated:

Таблица 6-1
Вычисление изменения заряда
Table 6-1
Charge change calculation
Аминокислота в диком типеAmino Acid in the Wild Мутантная аминокислотаMutant amino acid Изменение зарядаCharge change НейтральнаяNeutral НейтральнаяNeutral 00 ПоложительнаяPositive НейтральнаяNeutral -1-one ОтрицательнаяNegative НейтральнаяNeutral +1+1 НейтральнаяNeutral ПоложительнаяPositive +1+1 ПоложительнаяPositive ПоложительнаяPositive 00 ОтрицательнаяNegative ПоложительнаяPositive +2+2 НейтральнаяNeutral ОтрицательнаяNegative -1-one ПоложительнаяPositive ОтрицательнаяNegative -2-2 ОтрицательнаяNegative ОтрицательнаяNegative 00

Как установили в процессе разработки настоящего изобретения, усредненная стабильность снижалась при увеличении положительного заряда. Однако эффективность очистки от КМЧ увеличивалась при увеличении положительного заряда. Оптимальное значение эффективности очистки от КМЧ при условиях тестирования достигали при изменении заряда приблизительно на +1.As established in the development process of the present invention, the average stability decreased with increasing positive charge. However, the efficiency of cleaning from CMC increased with increasing positive charge. The optimal value of the cleaning efficiency from CMC under testing conditions was achieved when the charge changed by approximately +1.

Увеличенная стабильность и эффективность очистки от КМЧ являются желательными в сконструированном варианте NprE. Однако эти свойства, по всей видимости, являются противоречащими свойствами. Как установлено в процессе разработки настоящего изобретения, при применении способов по настоящему изобретению возможно создавать более стабильный вариант без существенного компромисса с эффективностью очистки от КМЧ посредством избирательного объединения единичных мутаций. Стратегию, описываемую в настоящем документе, успешно применяли для производства вариантов NprE с множественными заменами, обладающих улучшениями первого свойства (например, стабильности в качестве основного свойства), при одновременном улучшении или не ухудшении второго свойства (например, эффективности очистки от КМЧ в качестве вторичного свойства). В частности, для выбора интересующих замен применяли следующие критерии. Отбирали мутации, которые предоставляют повышенную стабильность в детергенте или эффективность очистки от КМЧ без чрезмерного уменьшения другого параметра. Кроме того, компенсировались зарядовые мутации, так что конечный вариант обладал суммарным зарядом от +1 до +3 по отношению к ферменту дикого типа. Кроме того, аминокислотные остатки, которые казались не участвующими в трехмерной структуре, для минимизации несуммируемости множественных мутаций. Increased stability and cleaning efficiency from CMC are desirable in the engineered version of NprE. However, these properties appear to be conflicting properties. As established in the development process of the present invention, when applying the methods of the present invention, it is possible to create a more stable version without significant compromise with the efficiency of purification from CMC by selective combining of single mutations. The strategy described herein has been successfully applied to produce multiple-substitution NprE variants that have improvements to the first property (e.g., stability as a primary property), while improving or not degrading the second property (e.g., cleaning efficiency from CMC as a secondary property ) In particular, the following criteria were used to select the substitutions of interest. Mutations were selected that provide increased stability in the detergent or the efficiency of purification from CMC without excessive reduction of another parameter. In addition, charge mutations were compensated, so that the final version had a total charge of +1 to +3 with respect to the wild-type enzyme. In addition, amino acid residues that did not appear to be involved in the three-dimensional structure to minimize the non-summability of multiple mutations.

В процессе разработки настоящего изобретения сконструировали четыре варианта, каждый содержал от десяти до восемнадцати замен. Эти варианты приведены в таблице 6-3. Важно, что эти варианты с множественными заменами обладали увеличенной стабильностью в детергенте и сходной эффективностью очистки по сравнению с ферментом дикого типа. Это осуществляли посредством введения отрицательных и нейтральных стабилизирующих заряд мутаций, которые не были слишком вредоносными для эффективности очистки от КМЧ, при компенсации положительными зарядовыми мутациями, влияющими на эффективность, которые не слишком сильно влияли на стабильность. Сконструировали дополнительный набор пар вариантов. Первый из каждой пары обладал стабилизирующей отрицательной зарядовой мутацией, которая снижала эффективность очистки от КМЧ, и второй из каждой пары обладал компенсирующей положительной зарядовой мутацией, которая восстанавливала эффективность очистки от КМЧ и одновременно поддерживала стабильность на уровне вышеуказанного дикого типа. Значения эффективности очистки и стабильности для этих вариантов также приведены в таблице 6-4.In the process of developing the present invention, four variants were constructed, each containing from ten to eighteen substitutions. These options are shown in table 6-3. It is important that these multiple-substitution variants had increased detergent stability and similar cleaning efficiency compared to the wild-type enzyme. This was accomplished by introducing negative and neutral charge-stabilizing mutations that were not too harmful for the purification of MSCs, while compensating for positive charge mutations that affect efficiency, which did not affect stability too much. An additional set of pairs of options was constructed. The first of each pair had a stabilizing negative charge mutation, which reduced the purification of MSCs, and the second of each pair had a compensating positive charge mutation, which restored the cleaning of MSCs and at the same time maintained stability at the level of the above wild type. The cleaning performance and stability values for these options are also shown in Table 6-4.

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Пример 7Example 7

Компенсация влияния мутаций на активность и экспрессию амилазыCompensation of the effect of mutations on the activity and expression of amylase

В этом примере проиллюстрировано, что два противоречащих свойства фермента могут быть оптимизированы одновременно посредством введения множественных замен аминокислот. This example illustrates that two conflicting enzyme properties can be optimized simultaneously by introducing multiple amino acid substitutions.

В этом примере описано, как проводили эксперименты по производству α-амилазы Bacillus stearothermophilus (также упоминаемой в настоящем документе как AmyS), мутантной усеченной формы амилазы AmyS (S242Q обладающей делецией 29 аминокислот, также упоминаемой в настоящем документе как S242Q), ее вариантов в B. subtilis. Трансформацию выполняли, как известно в данной области (см., например, WO 02/14490). В кратком изложении, ген, кодирующий родительские амилазы, клонировали в экспрессирующий вектор pHPLT, который содержит последовательность промотора LAT (PLAT), кодирующую сигнальный пептид LAT (preLAT), за которым идут участки рестрикции Pstl и Hpal для клонирования. This example describes how experiments were conducted to produce α-amylase of Bacillus stearothermophilus (also referred to herein as AmyS), a mutated truncated form of AmyS amylase (S242Q having a 29 amino acid deletion, also referred to as S242Q in this document), its variants in B . subtilis . Transformation was performed as is known in the art (see, for example, WO 02/14490). Briefly, a gene encoding parental amylases was cloned into a pHPLT expression vector that contains a LAT promoter sequence (PLAT) encoding a LAT signal peptide (preLAT) followed by Pstl and Hpal restriction sites for cloning.

Создание КЗБ AmyS-S242Q B. stearothermophilus Creation of KZB AmyS-S242Q B. stearothermophilus

Плазмидную ДНК AmyS-S242Q выделяли из трансформированного штамма B. subtilis (генотип: ∆aprE, ∆nprE, amyE::xylRPxylAcomK-phleo) и посылали в DNA2.0 Inc. в качестве матрицы для конструирования КЗБ. Выполняли запрос DNA2.0 Inc. (Mountain View, CA) на создание позиционной библиотеки в каждом из четырех сайтов амилазы AmyS-S242Q (S242Q). Варианты поставлялись в виде глицериновых основных растворов в 96-луночных планшетах. Комбинаторную зарядовую библиотеку AmyS S242Q проектировали посредством идентификации следующих четырех остатков: Gln-97, Gln-319, Gln-358 и Gln-443. Для четырех сайтов создавали КЗБ из 81 члена, выполняя все сочетания трех возможностей в каждом сайте: дикого типа, аргинин или аспарагиновая кислота. AmyS-S242Q plasmid DNA was isolated from the transformed B. subtilis strain (genotype: Δ aprE , Δ nprE , amyE :: xylRPxylAcomK-phleo ) and sent to DNA2.0 Inc. as a matrix for the design of KZB. Fulfilled DNA2.0 Inc. request (Mountain View, CA) to create a positional library in each of the four AmyS-S242Q amylase sites (S242Q). Options were supplied as glycerol stock solutions in 96-well plates. The AmyS S242Q combinatorial charge library was designed by identifying the following four residues: Gln-97, Gln-319, Gln-358, and Gln-443. For four sites, a KZB of 81 members was created, performing all combinations of the three possibilities in each site: wild-type, arginine, or aspartic acid.

Аминокислотную последовательность зрелой усеченной амилазы S242Q с замененной аминокислотой, показанную курсивом, использовали в качестве основы при изготовлении библиотек вариантов, описываемых в настоящем документе:The amino acid sequence of mature truncated S242Q substituted amino acid amylase, shown in italics, was used as the basis for the production of the libraries of variants described herein:

Figure 00000009
Figure 00000009

Экспрессия амилазы - масштаб 2 мл Amylase expression - scale 2 ml

Клоны B. subtilis, содержащие экспрессирующие векторы AmyS, S242Q или AmyTS23t, реплицировали с помощью стального 96-луночного репликатора из глицериновых основных растворов в 96-луночные культуральные планшеты (BD, 353075), содержащие 150 мкл среды LB+10 мкг/мл неомицина, которые выращивали в течение ночи при 37°C, 220 об/мин в увлажненной камере. Аликвоту 100 мкл из ночной культуры использовали для инокулирования 2000 мкл среды определенного состава + 10 мкг/мл неомицина в 5 мл пластиковых культуральных пробирках. Культуральную среду обогащали средой полуопределенного состава, основанной на буфере MOPS, с мочевиной в качестве основного источника азота, глюкозой в качестве основного источника углерода и добавлением 1% сойтона и 5 мМ кальция для активного роста клеток. Культуральные пробирки инкубировали при 37°C, 250 об/мин, в течение 72 часов. После этого инкубирования культуральные бульоны центрифугировали в течение 10 минут при 3000×g. Раствор супернатанта декантировали в 15 мл полипропиленовые конические пробирки и забирали аликвоты по 80 мкл каждого образца в 96-луночные планшеты для количественного определения белка. B. subtilis clones containing AmyS, S242Q, or AmyTS23t expression vectors were replicated using a 96-well steel replicator from glycerol stock solutions to 96-well culture plates (BD, 353075) containing 150 μl LB medium + 10 μg / ml neomycin, which were grown overnight at 37 ° C, 220 rpm in a humidified chamber. An aliquot of 100 μl from the overnight culture was used to inoculate 2000 μl of a medium of a specific composition + 10 μg / ml neomycin in 5 ml plastic culture tubes. The culture medium was enriched with a semi-determined medium based on MOPS buffer, with urea as the main source of nitrogen, glucose as the main source of carbon and the addition of 1% soyton and 5 mM calcium for active cell growth. Culture tubes were incubated at 37 ° C, 250 rpm, for 72 hours. After this incubation, the culture broths were centrifuged for 10 minutes at 3000 × g. The supernatant solution was decanted into 15 ml polypropylene conical tubes and 80 μl aliquots of each sample were taken into 96-well plates for protein quantification.

Определение концентрации амилазы титрованием антител Determination of Amylase Concentration by Antibody Titration

Как описано в настоящем документе, концентрацию и специфическую активность α-амилазы определяли титрованием с ингибирующим поликлональным антителом. Было обнаружено, что поликлональные антитела, индуцированные к α-амилазе Bacillus stearothermophilus (AmyS), сильно ингибируют AmyS и α-амилазу из TS23 Bacillus sp. (например, связывание достаточно сильное для того, чтобы давать линейную потерю активности при титровании). Следовательно, это антитело можно использовать для измерения концентрации фермента, которую в свою очередь будут использовать для вычисления специфической активности. В кратком изложении, измеряют степень ингибирования фермента, вызванного несколькими известными концентрациями антитела. Исходя из этой информации, экстраполируют концентрацию антитела, необходимую для полного ингибирования, которая эквивалентна концентрации фермента в образце. Активность и ингибирование α-амилазы измеряли с использованием анализа с флуорогенным BODIPY-крахмалом. Буфер представлял собой 50 мМ MOPS, pH 7,0, содержащий 0,005% Tween-80.As described herein, the concentration and specific activity of α-amylase was determined by titration with an inhibitory polyclonal antibody. It was found that polyclonal antibodies induced against Bacillus stearothermophilus α-amylase (AmyS) strongly inhibit AmyS and α-amylase from TS23 Bacillus sp. (e.g., binding is strong enough to give a linear loss of activity during titration). Therefore, this antibody can be used to measure the concentration of the enzyme, which in turn will be used to calculate specific activity. In summary, the degree of inhibition of an enzyme caused by several known antibody concentrations is measured. Based on this information, the antibody concentration necessary for complete inhibition is extrapolated, which is equivalent to the concentration of the enzyme in the sample. Α-amylase activity and inhibition were measured using fluorogenic BODIPY-starch assay. The buffer was 50 mM MOPS, pH 7.0, containing 0.005% Tween-80.

Поликлональное антитело, направленное против очищенной AmyS, индуцировали в кролике и очищали стандартными способами. Эмпирическое значение «видимой концентрации» основного раствора антитела определяли посредством измерения ингибирования образца AmyS с известной специфической активностью. Затем образец антитела использовали для определения концентрации и специфической активности вариантов AmyS и TS23t. Эти величины использовали для создания нормализованных 96-луночных основных планшетов с ферментом, в которых все варианты разводили до общей концентрации. A polyclonal antibody directed against purified AmyS was induced in the rabbit and purified by standard methods. The empirical value of the "apparent concentration" of the antibody stock solution was determined by measuring the inhibition of an AmyS sample with known specific activity. An antibody sample was then used to determine the concentration and specific activity of the AmyS and TS23t variants. These values were used to create normalized 96-well main enzyme plates in which all variants were diluted to a total concentration.

Анализы с BODIPY-крахмалом для определения активности амилазы BODIPY Starch Assays for Determining Amylase Activity

Анализ с BODIPY-крахмалом выполняли с использованием EnzChek® Ultra Amylase Assay Kit (E33651, Invitrogen). Основной раствор крахмального субстрата DQ 1 мг/мл изготавливали растворением содержимого сосуда, содержащего лиофилизированный субстрат в 100 мкл 50 мМ натрий-ацетатного буфера при pH 4,0. Сосуд энергично перемешивали в течение приблизительно 20 секунд и оставляли при комнатной температуре, в темноте, при периодическом перемешивании до растворения. Добавляли 900 мкл буфера для анализа (50 мМ ацетата натрия с 2,6 мМ CaCl2 pH 5,8) и сосуд энергично перемешивали в течение 20 секунд. Раствор субстрата хранили при комнатной температуре, в темноте, до тех пор, пока он не будет готов к использованию, или при 4°C. Для анализа 100 мкг/мл рабочего раствора субстрата DQ изготавливали из 1 мг/мл раствора субстрата в буфере для анализа. 190 мкл 100 мкг/мл раствора субстрата добавляли в каждую лунку в 96-луночном плоскодонном планшете микротитратора. По 10 мкл образцов фермента добавляли в лунки, перемешивали в течение 30 секунд с использованием перемешивателя с термостатом при 800 об/мин. Путой образец, который содержал только буфер и субстрат (без фермента), включали в анализ. Скорость изменения интенсивности флуоресценции измеряли (возбуждение: 485 нм, испускание: 520 нм) во флуоресцентном ридере для планшетов микротитратора при 25°C в течение 5 минут.BODIPY starch analysis was performed using the EnzChek® Ultra Amylase Assay Kit (E33651, Invitrogen). A stock solution of starch substrate DQ 1 mg / ml was prepared by dissolving the contents of a vessel containing a lyophilized substrate in 100 μl of 50 mM sodium acetate buffer at pH 4.0. The vessel was vigorously stirred for approximately 20 seconds and left at room temperature, in the dark, with periodic stirring until dissolved. 900 μl of assay buffer (50 mM sodium acetate with 2.6 mM CaCl 2 pH 5.8) was added and the vessel was vigorously stirred for 20 seconds. The substrate solution was stored at room temperature, in the dark, until it was ready for use, or at 4 ° C. For analysis, 100 μg / ml of the working substrate solution DQ was prepared from 1 mg / ml of the substrate solution in the analysis buffer. 190 μl of a 100 μg / ml substrate solution was added to each well in a 96-well flat-bottom microtiter plate. 10 μl of enzyme samples were added to the wells, mixed for 30 seconds using a stirrer with a thermostat at 800 rpm. A tangled sample that contained only buffer and substrate (no enzyme) was included in the analysis. The rate of change of fluorescence intensity was measured (excitation: 485 nm, emission: 520 nm) in a fluorescent microtiter plate reader at 25 ° C for 5 minutes.

Связывание α-амилазыΑ-amylase binding

Варианты амилазы инкубировали с микрообразцами с рисовым крахмалом CS-28 или без них при стандартных условиях мытья в течение 30 мин. Количество свободного фермента измеряли с помощью анализа с BODIPY-крахмалом. Фракцию фермента, связанного с микрообразцами, вычисляли следующим образом: Amylase variants were incubated with microsamples with or without CS-28 rice starch under standard washing conditions for 30 minutes. The amount of free enzyme was measured by analysis with BODIPY-starch. The fraction of the enzyme associated with microsamples was calculated as follows:

Связанная фракция = (Активность фермента в отсутствие образца - Активность фермента в присутствии образца)/(Активность фермента в отсутствие образца)Bound fraction = (Enzyme activity in the absence of a sample - Enzyme activity in the presence of a sample) / (Enzyme activity in the absence of a sample)

Результатыresults

Как установлено в процессе разработки настоящего изобретения, среднее значение экспрессии AmyS-242Q снижалось с увеличением положительного заряда. Однако специфический гидролиз BODIPY-крахмала увеличивался с увеличением положительного заряда. Увеличенные экспрессия рекомбинантной амилазы и гидролиз крахмала являются желательными в сконструированном варианте AmyS-242Q, пригодном для разжижения крахмала при производстве топливного этанола или, например, в очистке в моющих применениях. Однако эти свойства, по всей видимости, являются противоречащими свойствами. Как установлено в процессе разработки настоящего изобретения, при использовании способов по настоящему изобретению можно создать вариант амилазы с более высокой экспрессией без существенного компромисса с гидролизом крахмала посредством избирательного объединения отдельных мутаций. Стратегию, описываемую в настоящем документе, успешно применяли для создания и отбора вариантов AmyS-242Q с множественными заменами, обладающих улучшениями первого свойства (например, экспрессии в качестве первичного свойства), при одновременном улучшении или не ухудшении второго свойства (например, гидролиза крахмала в качестве вторичного свойства). As established during the development of the present invention, the average expression value of AmyS-242Q decreased with increasing positive charge. However, the specific hydrolysis of BODIPY starch increased with increasing positive charge. Increased recombinant amylase expression and starch hydrolysis are desirable in the engineered version of AmyS-242Q, suitable for liquefying starch in the production of fuel ethanol or, for example, for cleaning in washing applications. However, these properties appear to be conflicting properties. As stated in the development process of the present invention, using the methods of the present invention, it is possible to create a variant of amylase with higher expression without a significant compromise with hydrolysis of starch by selective combining of individual mutations. The strategy described herein has been successfully used to create and select multiple AmyS-242Q variants with multiple substitutions that have improvements to the first property (e.g., expression as a primary property), while improving or not degrading the second property (e.g., starch hydrolysis as secondary property).

Кроме того, в противоположность среднему значению экспрессии вариантов AmyS-242Q, очистка микрообразцов с рисовым крахмалом увеличивалась при увеличении положительного заряда. Увеличенная экспрессия и эффективность очистки рекомбинантной амилазы являются желательными при конструировании варианта AmyS- 242Q. Однако, по всей видимости, эти свойства также являются противоречащими свойствами. Как установлено в процессе разработки настоящего изобретения, при применении способов по настоящему изобретению можно создать вариант амилазы с более высокой экспрессией без существенного компромисса с эффективностью очистки посредством избирательного объединения отдельных мутаций. Описываемую в настоящем документе стратегию успешно применяли для создания и отбора вариантов AmyS-242Q с множественными заменами, обладающих улучшениями первого свойства (например, экспрессии в качестве первичного свойства), при одновременном улучшении или не ухудшении второго свойства (например, очистка микрообразцов с рисовым крахмалом в качестве вторичного свойства).In addition, in contrast to the average expression of the AmyS-242Q variants, the purification of rice starch microsamples increased with increasing positive charge. Increased expression and purification efficiency of recombinant amylase are desirable in the construction of the AmyS-242Q variant. However, apparently, these properties are also conflicting properties. As established during the development of the present invention, when applying the methods of the present invention, it is possible to create a variant of amylase with higher expression without significant compromise with the efficiency of purification by selective combining of individual mutations. The strategy described in this document has been successfully used to create and select multiple-choice AmyS-242Q variants that have improvements to the first property (e.g., expression as a primary property), while improving or not degrading the second property (e.g., cleaning micro-samples with rice starch in as a secondary property).

В частности, восемнадцать членов комбинаторной зарядовой библиотеки (КЗБ) AmyS-S242Q, содержащей варианты, обладающие сочетаниями из от одной до четырех замен заряженных остатков, тестировали на экспрессию во встряхиваемых пробирках, гидролиз BODIPY-крахмала и активность очистки от рисового крахмала. Победители AmyS-S242Q приведены в таблицах 7-1 и 7-2. Важно, что варианты с множественными заменами из таблицы 7-1 обладают равной или улучшенной экспрессией и равным или улучшенным гидролизом BODIPY-крахмала по сравнению с родительским ферментом. Сходным образом, варианты с множественными заменами из таблицы 7-2 обладают равной или улучшенной экспрессией и равной или улучшенной активностью очистки от рисового крахмала по сравнению с родительским ферментом.In particular, eighteen members of the AmyS-S242Q combinatorial charge library (KZB), containing variants having combinations of one to four substitutions of charged residues, were tested for expression in shake tubes, hydrolysis of BODIPY starch, and rice starch decontamination activity. AmyS-S242Q winners are shown in Tables 7-1 and 7-2. It is important that the multiple substitution options from Table 7-1 have equal or improved expression and equal or improved hydrolysis of BODIPY starch compared to the parent enzyme. Similarly, multiple substitution variants from Table 7-2 have equal or improved expression and equal or improved rice starch decontamination activity compared to the parent enzyme.

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

В общем, так как активность фермента и синтез фермента обладают различными зависимостями от заряда (см. фиг.2A, 2B, 3A и 3B), они обладают отрицательной корреляцией (см. фиг.1A и 1B). Однако существует множество вариантов, которые обладают как улучшенной экспрессией, так и улучшенной активностью, и анализ библиотеки, таким образом, делает возможной их идентификацию.In general, since enzyme activity and enzyme synthesis have different charge dependencies (see FIGS. 2A, 2B, 3A and 3B), they have a negative correlation (see FIGS. 1A and 1B). However, there are many options that have both improved expression and improved activity, and analysis of the library, thus, makes it possible to identify them.

Несмотря на то что способ продемонстрировали на примере амилазы, он применим к другим классам ферментов, таким как протеазы, липазы, целлюлазы, трансферазы и пектиназы. Кроме того, любое сочетание из двух или более свойств может анализироваться одновременно, например экспрессия, активность, связывание, тепловая стабильность, стабильность в присутствии детергента и/или хелатора.Although the method was demonstrated by the example of amylase, it is applicable to other classes of enzymes, such as proteases, lipases, cellulases, transferases and pectinases. In addition, any combination of two or more properties can be analyzed simultaneously, for example, expression, activity, binding, thermal stability, stability in the presence of a detergent and / or chelator.

Все патенты и публикации, отмеченные в описании, показывают уровень специалистов в области, к которой принадлежит изобретение. Специалисты в данной области легко оценят то, что настоящее изобретение хорошо приспособлено для выполнения задач и получения оговоренных результатов и преимуществ, а также того, что с ними связано. Композиции и способы, описываемые в настоящем документе, показывают образцовые предпочтительные варианты осуществления и они не предназначены для ограничения объема изобретения. Профессионалам в данной области совершенно очевидно, что варьирование замен и модификаций может быть выполнено в описываемом в настоящем документе изобретении без отступления от области и сущности изобретения.All patents and publications noted in the description show the level of specialists in the field to which the invention belongs. Specialists in this field will easily appreciate the fact that the present invention is well suited to perform the tasks and obtain the specified results and advantages, as well as what is associated with them. The compositions and methods described herein show exemplary preferred embodiments and are not intended to limit the scope of the invention. Professionals in this field it is obvious that the variation of substitutions and modifications can be made in the invention described in this document without departing from the scope and essence of the invention.

Иллюстративно описанное в настоящем документе изобретение может быть осуществлено на практике надлежащим образом при отсутствии любого элемента или элементов, ограничения или ограничений, которые специально не описаны в настоящем документе. Термины и выражения, которые были использованы, используются в качестве терминов описания, но не для ограничения, и не имеет места намерение при использовании таких терминов и выражений исключать эквиваленты показанных и описанных свойств или их фрагментов, но установлено, что различные модификации возможны в рамках заявленного объема изобретения. Таким образом, следует понимать, что несмотря на то что настоящее изобретение было раскрыто конкретно с помощью предпочтительных вариантов осуществления и необязательных свойств, специалисты в данной области могут прибегнуть к модификации и изменению идей, раскрытых в настоящем документе, и что такие модификации и вариации считают попадающими в объем данного изобретения, который определен в настоящем документе.Illustratively described herein, the invention may be practiced appropriately in the absence of any element or elements, limitations or restrictions that are not specifically described herein. The terms and expressions that were used are used as description terms, but not for limitation, and there is no intention when using such terms and expressions to exclude equivalents of the properties shown and described or their fragments, but it has been established that various modifications are possible within the scope of the claimed scope of invention. Thus, it should be understood that although the present invention has been specifically disclosed using preferred embodiments and optional properties, those skilled in the art may resort to modifying and modifying the ideas disclosed herein, and that such modifications and variations are deemed to be encompassing. within the scope of this invention as defined herein.

В настоящем документе изобретение было описано широко и в общем. Все более узкие разновидности и менее общая группировка попадает в пределы общего раскрытия, также образуя часть изобретения. Это включает общее описание изобретения с исключением или негативным ограничением, удаляющим любой объект из рода, независимо от того, определенно указан исключенный объект в настоящем документе или нет.In the present document, the invention has been described broadly and generally. Increasingly narrower varieties and less general grouping fall within the general disclosure, also forming part of the invention. This includes a general description of the invention with the exception or negative restriction that removes any object from the genus, regardless of whether the excluded object is specifically indicated in this document or not.

Claims (13)

1. Способ идентификации улучшенных вариантов белка, включающий в функциональном порядке:
a) тестирование множества вариантов белка с единичными заменами в первом тесте первого свойства и во втором тесте второго свойства, где свойству родительского белка присваивается значение 1,0 в каждом тесте, благоприятное первое или второе свойство обладает значением, превышающим 1,0, и чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением менее чем приблизительно 0,80, где указанный родительский белок представляет собой протеазу, указанное первое свойство представляет собой стабильность и указанное второе свойство представляет собой эффективность стирки;
b) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белка с единичными заменами, которая связана с благоприятным первым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным вторым свойством;
c) идентификацию замены, по меньшей мере, в одном из вариантов белка с единичными заменами, которая связана с благоприятным вторым свойством и которая не связана с чрезмерно неблагоприятным первым свойством; и
d) введение замены из стадии b) и замены из стадии c) в белок для получения варианта белка с множественными заменами, где
(i) замена из стадии b) и замена из стадии c) не взаимодействуют в трехмерной структуре указанного родительского белка, и
(ii) по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное 0, -1 или -2 по отношению к родительскому ферменту, и, по меньшей мере, одна из замен содержит изменение суммарного заряда, равное +1 или +2 по отношению к родительскому ферменту;
е) тестирование указанного варианта белка с множественными заменами в указанном первом тесте и в указанном втором тесте; и
f)идентификацию указанного варианта белка с множественными заменами как варианта белка с улучшенной стабильностью и эффективностью стирки, если он достигает значения, превышающего 1,0 как в первом, так и во втором указанных тестах, или значения, превышающего 1,0 в первом тесте, и значения от 0,80 до 1,0 во втором тесте.
1. A method for identifying improved protein variants, including in functional order:
a) testing multiple protein variants with single substitutions in the first test of the first property and in the second test of the second property, where the parent protein property is assigned a value of 1.0 in each test, a favorable first or second property has a value greater than 1.0, and excessively unfavorable the first or second property has a value of less than about 0.80, wherein said parent protein is a protease, said first property is stability, and said second property is pre sets washing efficiency;
b) identification of a substitution, in at least one variant protein with single substitutions, which is associated with a favorable first property and which is not associated with an excessively unfavorable second property;
c) identifying a substitution in at least one variant protein with single substitutions that is associated with a favorable second property and which is not associated with an overly unfavorable first property; and
d) introducing a substitution from step b) and a substitution from step c) into a protein to produce a multi-substitution protein variant, where
(i) the substitution from step b) and the substitution from step c) do not interact in the three-dimensional structure of said parent protein, and
(ii) at least one of the substitutions contains a change in the total charge equal to 0, -1 or -2 relative to the parent enzyme, and at least one of the substitutions contains a change in the total charge equal to +1 or +2 in relation to the parent enzyme;
e) testing the specified variant of the protein with multiple substitutions in the specified first test and in the specified second test; and
f) identification of the indicated variant of the protein with multiple substitutions as a variant of the protein with improved stability and washing efficiency, if it reaches a value exceeding 1.0 in both the first and second specified tests, or a value exceeding 1.0 in the first test, and values from 0.80 to 1.0 in the second test.
2. Способ по п.1, где указанное благоприятное первое или второе свойство обладает значением больше чем приблизительно 1,2.2. The method according to claim 1, where the specified favorable first or second property has a value of more than approximately 1.2. 3. Способ по п.1, где указанное чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением менее чем приблизительно 0,60.3. The method according to claim 1, where the specified excessively unfavorable first or second property has a value of less than approximately 0.60. 4. Способ по п.3, где указанное чрезмерно неблагоприятное первое или второе свойство обладает значением менее чем приблизительно 0,40.4. The method according to claim 3, where the specified excessively unfavorable first or second property has a value of less than approximately 0.40. 5. Способ по п.1, где указанная стабильность включает стабильность в моющих составах и эффективность стирки включает эффективность отстирывания крови-молока-чернил (КМЧ).5. The method according to claim 1, where the specified stability includes stability in detergent compositions and washing efficiency includes the effectiveness of washing the blood-milk-ink (CMC). 6. Способ по п.1, где указанную эффективность стирки тестируют в порошке или жидком моющем составе, обладающем pH между приблизительно 5 и приблизительно 12.6. The method according to claim 1, where the specified washing efficiency is tested in a powder or liquid detergent composition having a pH between about 5 and about 12. 7. Способ по п.1, где указанную эффективность стирки тестируют в холодной воде в жидком детергенте, обладающем основным pH.7. The method according to claim 1, where the specified washing efficiency is tested in cold water in a liquid detergent having a basic pH. 8. Способ по п.1, где указанная протеаза выбрана из нейтральной металлопротеазы и сериновой протеазы.8. The method according to claim 1, where the specified protease is selected from a neutral metalloprotease and serine protease. 9. Способ по п.8, где указанная сериновая протеаза представляет собой субтилизин.9. The method of claim 8, wherein said serine protease is subtilisin. 10. Способ по п.8, где указанная нейтральная металлопротеаза представляет собой нейтральную металлопротеазу, полученную из члена семейства Bacillaceae.10. The method of claim 8, wherein said neutral metalloprotease is a neutral metalloprotease derived from a member of the Bacillaceae family. 11. Способ по п.1, где замены находятся в родительском ферменте в положениях, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) больше чем приблизительно 25%.11. The method according to claim 1, where the substitutions are in the parent enzyme at positions having a solvent accessible surface (DRP) of greater than about 25%. 12. Способ по п.1, где замены находятся в родительском ферменте в положениях, обладающих доступной для растворителя поверхностью (ДРП) больше чем приблизительно 50% или больше чем приблизительно 65%.12. The method according to claim 1, where the substitutions are in the parent enzyme at positions having a solvent accessible surface (DRP) of more than about 50% or more than about 65%. 13. Способ по п.1, где указанный родительский фермент представляет собой фермент дикого типа. 13. The method according to claim 1, where the specified parent enzyme is a wild-type enzyme.
RU2009149662/10A 2007-06-06 2008-06-06 Method of identifying improved protein versions RU2520808C2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US93330707P 2007-06-06 2007-06-06
US93331207P 2007-06-06 2007-06-06
US93333107P 2007-06-06 2007-06-06
US60/933,307 2007-06-06
US60/933,312 2007-06-06
US60/933,331 2007-06-06
PCT/US2008/007114 WO2008153935A2 (en) 2007-06-06 2008-06-06 Methods for improving protein properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009149662A RU2009149662A (en) 2011-07-20
RU2520808C2 true RU2520808C2 (en) 2014-06-27

Family

ID=44752009

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009149662/10A RU2520808C2 (en) 2007-06-06 2008-06-06 Method of identifying improved protein versions
RU2009148772/10A RU2569106C2 (en) 2007-06-06 2008-06-06 Methods of improving protein efficiency

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148772/10A RU2569106C2 (en) 2007-06-06 2008-06-06 Methods of improving protein efficiency

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2520808C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069695C1 (en) * 1988-02-11 1996-11-27 Гист-Брокейдс Н.В. Method of mutant protease preparing
WO2003076580A2 (en) * 2002-03-05 2003-09-18 Genencor International, Inc. High throughput mutagenesis screening method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK316989D0 (en) * 1989-06-26 1989-06-26 Novo Nordisk As ENZYMES
RU2252254C2 (en) * 1997-10-23 2005-05-20 Джененкор Интернэшнл, Инк. Subtilisin bacillus variant (variants), dna encoding the same, expression vector and cleaning composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069695C1 (en) * 1988-02-11 1996-11-27 Гист-Брокейдс Н.В. Method of mutant protease preparing
WO2003076580A2 (en) * 2002-03-05 2003-09-18 Genencor International, Inc. High throughput mutagenesis screening method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG W. ET AL. Improving the Activity and Stability of GL-7-ACA Acylase CA130 by Site-Directed Mutagenesis // Appl. Environ. Microbiol. 2005 September; 71(9): 5290-5296. HAMAMATSU N. ET AL. Directed evolution by accumulating tailored mutations: thermostabilization of lactate oxidase with less trade-off with catalytic activity // Protein Eng Des Sel. 2006 Nov;19(11):483-9. SHOICHET B.K. ET AL. A relationship between protein stability and protein function // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, vol. 92, pp. 452-456. PAKULA A.A. ET AL. Genetic analysis of protein stability and function // Anna. Rev. Genet. 1989, 23-289-3/0. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009149662A (en) 2011-07-20
RU2569106C2 (en) 2015-11-20
RU2009148772A (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171057B1 (en) Methods for improving protein properties
US9976134B2 (en) Thermolysin variants
EP2205731B1 (en) Use and production of citrate-stable neutral metalloproteases
KR101486087B1 (en) Systematic evaluation of sequence and activity relationships using site evaluation libraries for engineering multiple properties
US20110104786A1 (en) Use and production of neutral metalloproteases in a serine protease-free background
RU2520808C2 (en) Method of identifying improved protein versions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160607