RU2378372C2 - Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent - Google Patents

Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent Download PDF

Info

Publication number
RU2378372C2
RU2378372C2 RU2008107784/13A RU2008107784A RU2378372C2 RU 2378372 C2 RU2378372 C2 RU 2378372C2 RU 2008107784/13 A RU2008107784/13 A RU 2008107784/13A RU 2008107784 A RU2008107784 A RU 2008107784A RU 2378372 C2 RU2378372 C2 RU 2378372C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
verruculosum
enzyme
penicillium verruculosum
strain
Prior art date
Application number
RU2008107784/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008107784A (en
Inventor
Аркадий Пантелеймонович Синицын (RU)
Аркадий Пантелеймонович Синицын
Александра Михайловна Рожкова (RU)
Александра Михайловна Рожкова
Ольга Аркадьевна Синицына (RU)
Ольга Аркадьевна Синицына
Екатерина Александровна Федорова (RU)
Екатерина Александровна Федорова
Олег Николаевич Окунев (RU)
Олег Николаевич Окунев
Александра Олеговна Беккаревич (RU)
Александра Олеговна Беккаревич
Лидия Михайловна Соколова (RU)
Лидия Михайловна Соколова
Вероника Юрьевна Матыс (RU)
Вероника Юрьевна Матыс
Анатолий Владимирович Кошелев (RU)
Анатолий Владимирович Кошелев
Юрий Павлович Винецкий (RU)
Юрий Павлович Винецкий
Владимир Михайлович Черноглазов (RU)
Владимир Михайлович Черноглазов
Иван Никитович Зоров (RU)
Иван Никитович Зоров
Original Assignee
ООО НПК "Фермтек"
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 ООО НПК "Фермтек" filed Critical ООО НПК "Фермтек"
Priority to RU2008107784/13A priority Critical patent/RU2378372C2/en
Publication of RU2008107784A publication Critical patent/RU2008107784A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378372C2 publication Critical patent/RU2378372C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention represents the method for making an enzyme, preferentially cellulase or xynalase, decomposing cellulose or xylenes respectively by cultivation of strain of fungus Penicillium verruculosum. Said strain is derived from transformation of a cell of fungus Penicillium verruculosum with a genetic maker containing a target coding enzyme sequence functionally connected with regulatory gene elements of cellobiohydrolase I Penicillium verruculosum which represent a promotor and terminator of a cellobiohydrolase I gene, while an identification peptide herewith depends on the fact what target enzyme is.
EFFECT: invention allows producing high efficient enzymes.
6 cl, 6 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение в области биотехнологии относится к микробиологической промышленности и представляет собой способ получения ферментных препаратов с карбогидразной активностью путем культивирования мультикопийных штаммов мицелиальных грибов рода Penicillium verruculosum, трансформированных фрагментами ДНК с клонированными гомологичными и гетерологичными генами.The invention in the field of biotechnology relates to the microbiological industry and is a method for producing enzyme preparations with carbohydrase activity by culturing multicopy strains of mycelial fungi of the genus Penicillium verruculosum transformed with DNA fragments with cloned homologous and heterologous genes.

Энергетические потребности человечества на настоящем этапе его развития требуют привлечения возобновляемых источников энергии, в первую очередь растительной биомассы. Основа процесса биоконверсии растительной биомассы заключается в ферментативном гидролизе целлюлозы и гемицеллюлозы до сахаров с их последующей переработкой путем сбраживания в этанол или превращения в другие продукты микробного синтеза.The energy needs of mankind at the present stage of its development require the use of renewable energy sources, primarily plant biomass. The basis of the bioconversion of plant biomass is the enzymatic hydrolysis of cellulose and hemicellulose to sugars with their subsequent processing by fermentation to ethanol or transformation into other products of microbial synthesis.

В глобальном процессе разложения растительной биомассы основную роль выполняют бактерии и мицелиальные грибы. Глубокая деструкция целлюлозы и гемицеллюлозы осуществляется под действием полиферментных систем целлюлаз и гемицеллюлаз (ксиланаз). В настоящее время во многих странах ведется поиск новых грибных продуцентов целлюлаз и гемицеллюлаз. Наибольшее распространение получили грибные продуценты, представители рода Trichoderma, которые обладают высокой секреторной способностью. В свою очередь грибы рода Penicillium синтезируют ферментные комплексы целлюлаз и гемицеллюлаз более сбалансированного состава и эффективнее расщепляют целлюлозу и содержащее ее растительное сырье. При этом индивидуальные ферменты Penicillium обладают высокой каталитической активностью и операционной стабильностью.In the global process of decomposition of plant biomass, the main role is played by bacteria and mycelial fungi. Deep destruction of cellulose and hemicellulose is carried out under the influence of polyenzymatic systems of cellulases and hemicellulases (xylanase). Currently, many countries are searching for new mushroom producers of cellulases and hemicellulases. The most widespread mushroom producers, representatives of the genus Trichoderma, which have a high secretory ability. In turn, fungi of the genus Penicillium synthesize enzymatic complexes of cellulases and hemicellulases of a more balanced composition and more efficiently break down cellulose and plant materials containing it. At the same time, individual Penicillium enzymes have high catalytic activity and operational stability.

В последнее десятилетие получили широкое распространение мультикопийные грибные суперпродуценты ферментов, у которых амплификация генов, кодирующих секретируемые ферменты, позволила резко увеличить продуктивность штаммов микроорганизмов для получения дешевых промышленных ферментов. К известным мультикопийным продуцентам эндо-β1,4-глюканаз относятся штаммы на основе Trichoderma longibrachiatum [Clarkson et al., 1995, US Patent 5,419,778], Tr.reesei [Saloheimo et al., 1994, WO Patent 94/28117] и Humicola insolens [Rasmussen et al., 1991, Patent WO 91/17243]. Известны различные грибные мультикопийные продуценты ксиланаз - Aspergillus niger [van den Broek et al., 1994, US Patent 5,358,864], Tr.reesei [Nevalainen et al., 1994, US Patent 5,298,405], Thermoascus auranticus [Yu et al., 1990, US Patent 4,966,850], H.insolens [Schulein et al., 1997, US Patent 5,610,048].In the last decade, multicopy fungal superproducers of enzymes have become widespread, in which the amplification of genes encoding secreted enzymes has allowed a sharp increase in the productivity of microorganism strains to produce cheap industrial enzymes. Known multicopy producers of endo-β1,4-glucanases include strains based on Trichoderma longibrachiatum [Clarkson et al., 1995, US Patent 5,419,778], Tr.reesei [Saloheimo et al., 1994, WO Patent 94/28117] and Humicola insolens [Rasmussen et al., 1991, Patent WO 91/17243]. Various fungal multicopy xylanase producers are known - Aspergillus niger [van den Broek et al., 1994, US Patent 5,358,864], Tr.reesei [Nevalainen et al., 1994, US Patent 5,298,405], Thermoascus auranticus [Yu et al., 1990, US Patent 4,966,850], H.insolens [Schulein et al., 1997, US Patent 5,610,048].

Из грибов рода Penicillium большой интерес представляют Penicillium verruculosum.Of the fungi of the genus Penicillium, Penicillium verruculosum is of great interest.

Прототипом разработанного технического решения может служить патент РФ №2288267 '"Способ получения кормового комплексного ферментного препарата (варианты) и штамм Penicillium canescens (варианты)", в котором охарактеризован способ получения препаратов с высокой эндоглюканазной, ксиланазной, фитазной и пектин-лиазной активностью при ферментации мультикопийных штаммов P.canescens, в которых у включенных копий генов регуляторная область была представлена промоторами либо гена β-галактозидазы или гена ксиланазы P.canescens.The prototype of the developed technical solution can be the patent of the Russian Federation No. 2288267 '"A method for producing a feed complex enzyme preparation (options) and a Penicillium canescens strain (options)", which describes a method for producing preparations with high endoglucanase, xylanase, phytase and pectin-lyase activity during fermentation multicopy strains of P.canescens in which the regulatory region of the included gene copies was represented by promoters of either the β-galactosidase gene or the P.canescens xylanase gene.

Техническая задача, решаемая группой разработанных технических решений, состоит в разработке способа получения ферментных препаратов с различными типами целлюлазной и гемицеллюлазной (ксиланазной) активности при ферментации мультикопийных штаммов, полученных при трансформации реципиентных высокопродуктивных штаммов P.verruculosum клонированными участками ДНК с гомологичными и гетерологичными генами, кодирующими ферменты целлюлазы и гемицеллюлазы (ксиланазы).The technical problem solved by the group of developed technical solutions consists in developing a method for producing enzyme preparations with various types of cellulase and hemicellulase (xylanase) activity during the fermentation of multicopy strains obtained by transformation of recipient highly productive P.verruculosum strains with cloned DNA regions with homologous and heterologous genes cellulase and hemicellulase (xylanase) enzymes.

Технический результат, получаемый при реализации разработанных технических решений, состоит в получении промышленных ферментных препаратов с высокой активностью индивидуальных ферментов целлюлаз и гемицеллюлаз (ксиланаз) при ферментации новых мультикопийных штаммов грибов рода Penicillium, полученных с привлечением технологии рекомбинантных молекул ДНК.The technical result obtained by the implementation of the developed technical solutions consists in obtaining industrial enzyme preparations with high activity of individual cellulase and hemicellulase (xylanase) enzymes during the fermentation of new multicopy strains of the fungi of the genus Penicillium obtained using recombinant DNA molecule technology.

Для получения указанного технического результата предложено использовать генетическую конструкцию для обеспечения экспрессии целевых гомологичных и гетерологичных генов в клетках мицелиального гриба P.verruculosum, используемого в качестве хозяина, содержащую целевую кодирующую последовательность, функционально связанную с регуляторными элементами гена целлобиогидролазы I P.verruculosum, которые представляют собой промотор, сигнальный пептид и терминатор гена целлобиогидролазы I.To obtain the indicated technical result, it was proposed to use the genetic construct to ensure the expression of the target homologous and heterologous genes in the cells of the P. verruculosum mycelium fungus used as the host, containing the target coding sequence functionally linked to the regulatory elements of the P. verruculosum cellobiohydrolase I gene, which are promoter, signal peptide and terminator of the cellobiohydrolase I.

Также для получения указанного технического результата предложено использовать способ получения штамма гриба P.verruculosum - продуцента фермента, кодируемого гомологичной или гетерологичной нуклеотидной последовательностью, предусматривающей трансформацию клетки гриба P.verruculosum генетической конструкцией, содержащей целевую кодирующую последовательность, функционально связанную с регуляторными элементами гена целлобиогидролазы I P.verruculosum, которые представляют собой промотор, сигнальный пептид и терминатор гена целлобиогидролазы I.Also, to obtain the indicated technical result, it is proposed to use a method for producing a P.verruculosum fungus strain, an enzyme producer encoded by a homologous or heterologous nucleotide sequence that transforms a P.verruculosum fungal cell with a genetic construct containing a target coding sequence functionally linked to regulatory elements of the cellobiohydrolase I P gene .verruculosum, which are a promoter, signal peptide and terminator of the cellobiohydrolase I.

Кроме того, для получения указанного технического результата предложено использовать способ получения ферментного препарата, включающего ферменты целлюлазы и гемицеллюлазы (ксиланазы), путем культивирования микроорганизмов, причем указанным выше способом получают штамм гриба P.verruculosum, осуществляют культивирование полученного штамма и выделяют целевой продукт из культуральной жидкости гриба. В первом варианте реализации указанного способа для получения ферментного препарата получают штамм P.verruculosum PV-Cbh1P (BKM F-3973D), мультикопийный по гомологичному гену cbhI - целлобиогидролазы I P.verruculosum. Во втором варианте реализации указанного способа для получения ферментного препарата получают штамм P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D), мультикопийный по гетерологичному гену eglIV - эндоглюканазы IV Tr.longibrachiatum. В третьем варианте реализации указанного способа для получения ферментного препарата получают штамм P.verruculosum PV-Xyl3T (BKM F-3979D), мультикопийный по гетерологичному гену xylIII - ксиланазы III Tr.longibrachiatum.In addition, to obtain the indicated technical result, it was proposed to use a method for producing an enzyme preparation, including cellulase and hemicellulase (xylanase) enzymes, by cultivating microorganisms, moreover, the strain P.verruculosum is obtained by the method described above, the obtained strain is cultured and the target product is isolated from the culture fluid mushroom. In the first embodiment of the indicated method for obtaining the enzyme preparation, a P.verruculosum PV-Cbh1P strain (BKM F-3973D) is obtained which is multicopy homologous to the cbhI gene of P. verruculosum cellobiohydrolase I. In a second embodiment of the method for producing an enzyme preparation, a strain P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) is obtained, multicopy of the heterologous eglIV gene, endoglucanase IV Tr.longibrachiatum. In a third embodiment of the method for producing an enzyme preparation, a strain P.verruculosum PV-Xyl3T (BKM F-3979D) is obtained, multicopy of the heterologous xylIII gene - xylanase III Tr.longibrachiatum.

Указанные варианты не исчерпывают возможности разработанного способа.These options do not exhaust the possibilities of the developed method.

Схема разработки способа получения каждого из ферментных препаратов, обладающего одной из целлюлазной или ксиланазной активностей, складывется из выполнения одного подготовительного и трех типовых этапов.The development scheme of a method for producing each of the enzyme preparations having one of the cellulase or xylanase activities consists of one preparatory and three typical steps.

Подготовительный этап.Выделяют ген, кодирующий целлобиогидролазу I P.verruculosum и конструируют экспрессионный вектор для трансформации клеток P.verruculosum, в котором ген целевого белка сопряжен с регуляторными последовательностями (промотор и терминатор) гена, кодирующего целлобиогидролазу I Р.verruculosum.Preparatory step: A gene encoding P. verruculosum cellobiohydrolase I is isolated and an expression vector for transformation of P.verruculosum cells is constructed in which the target protein gene is linked to the regulatory sequences (promoter and terminator) of the gene encoding P. verruculosum cellobiohydrolase I.

Этап 1. Путем клонирования в фаговом векторе или ПЦР-синтезом получают фрагмент ДНК, кодирующий ген каждого из перечисленных ферментов с полной регуляторной областью или только структурную часть последовательности, кодирующую зрелый белок. Включают этот фрагмент ДНК в структуру векторной молекулы. Получают экспрессионную плазмиду, в которой нуклеотидная последовательность структурной части целевого гена функционально совмещена с нуклеотидной последовательностью, кодирующей промоторную область и сигнальный пептид гена cbhI целлобиогидролазы I P.verruculosum (или линейный фрагмент ДНК, содержащий нуклеотидную последовательность гена и указанные выше регуляторные области).Step 1. By cloning in a phage vector or by PCR synthesis, a DNA fragment is obtained that encodes a gene for each of these enzymes with a full regulatory region or only the structural part of the sequence encoding a mature protein. This DNA fragment is included in the structure of a vector molecule. An expression plasmid is obtained in which the nucleotide sequence of the structural part of the target gene is functionally aligned with the nucleotide sequence encoding the promoter region and signal peptide of the cbhI gene of P. verruculosum cellobiohydrolase I (or a linear DNA fragment containing the nucleotide sequence of the gene and the above regulatory regions).

Этап 2. Каждой экспрессионной плазмидой с включенным геном (или фрагментом ДНК в линейной форме) проводят трансформацию реципиентного высокопродуктивного штамма P.verruculosum 537(niaD-) в условиях котрансформации вместе с плазмидой (или фрагментом ДНК в линейной форме), несущей последовательность niaD гена, как маркера селекции, и осуществляют отбор трансформантов, секретирующих в культуральную жидкость искомую активность. Проводят ферментацию отобранных трансформантов в качалочных колбах и среди них выбирают наиболее продуктивный вариант(ы) штамма-продуцента.Step 2. Each expression plasmid with the incorporated gene (or a DNA fragment in linear form) is transformed with a recipient highly productive strain P.verruculosum 537 (niaD - ) under cotransformation conditions together with a plasmid (or a DNA fragment in linear form) carrying the niaD gene sequence, as a marker of selection, and carry out the selection of transformants that secrete the desired activity into the culture fluid. The selected transformants are fermented in rocking flasks and the most productive variant (s) of the producer strain are selected among them.

Этап 3. Проводят процесс ферментации отобранного наиболее активного варианта штамма-продуцента в ферментерах, получают и характеризуют ферментные препараты с высокой активностью целевого фермента.Stage 3. The fermentation process of the selected most active variant producer strain is carried out in fermenters, enzyme preparations with high activity of the target enzyme are obtained and characterized.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Выделение и секвенирование фрагмента ДНК, несущего cbhI ген целлобиогидролазы P.verruculosum (целлобиогидролаза I 7-го семейства гликозид-гидролаз, молекулярная масса 66 кДа), и получение векторной плазмиды pUC-LIC на основе структурных элементов этого гена.Example 1. Isolation and sequencing of a DNA fragment carrying the cbhI gene of cellobiohydrolase P.verruculosum (cellobiohydrolase I of the 7th family of glycoside hydrolases, molecular weight 66 kDa), and obtaining a vector plasmid pUC-LIC based on the structural elements of this gene.

На базе гомологии аминокислотных и нуклеотидных последовательностей грибных целлобиогидролаз семейства 7 глюкозид-гидролаз синтезируют два олигонуклеотидных праймера:Based on the homology of the amino acid and nucleotide sequences of fungal cellobiohydrolases of the family 7 glucoside hydrolases, two oligonucleotide primers are synthesized:

(1) 5'-ACCAACTGCTACACCGGCAACACCTGG-3'(1) 5'-ACCAACTGCTACACCGGCAACACCTGG-3 '

(2) 5'CGGTAAGGGTTGAA(G/A)TCACA(G/A)TC(G/A)CAICCATC-3',(2) 5'CGGTAAGGGTTGAA (G / A) TCACA (G / A) TC (G / A) CAICCATC-3 ',

где I - инозин.where I is inosine.

Далее с помощью ПЦР полимеразной цепной реакции (ПЦР) синтезируют внутренний фрагмент ДНК гена целлобиогидролазы I размером 660 п.н. В качестве матрицы для ПЦР используют геномную ДНК штамма P.verruculosum, выделенную из мицелия. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента определяют методом Сэнгера по обеим цепям. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей ДНК пробы и генов грибных целлобиогидролаз показывает, что максимальная гомология между последовательностью выделенной ДНК пробы и последовательностями целлобиогидролаз из P.funiculosum и P.occitanis составляет 90% и 89% соответственно, что позволяет отнести полученную последовательность к фрагменту целлобиогидролазы I семейства 7 глюкозид-гидролаз.Then, using the PCR polymerase chain reaction (PCR), an internal DNA fragment of the cellobiohydrolase I gene of 660 bp is synthesized. The genomic DNA of the P. verruculosum strain isolated from mycelium is used as a template for PCR. The nucleotide sequence of the obtained fragment is determined by the Sanger method on both chains. A comparative analysis of the nucleotide sequences of the DNA of the sample and the genes of fungal cellobiohydrolases shows that the maximum homology between the sequence of the isolated DNA of the sample and the sequences of cellobiohydrolases from P. funiculosum and P.occcitanis is 90% and 89%, respectively, which allows the resulting sequence to be attributed to a fragment of cellobiohydrolase I of family 7 glucoside hydrolase.

Для получения полноразмерного гена целлобиогидролазы I P.verruculosum применяют метод инверсного ПЦР. Для этого геномную ДНК P.verruculosum обрабатывают рестриктазами EcoRI, SalI, XbaI, PstI и циркулизируют при помощи Т4 ДНК лигазы, что являлось матрицей для инверсного ПЦР. Для амплифицирования оставшихся участков гена целлобиогидролазы используют два противоположно направленных олигонуклеотидных праймера.To obtain the full-sized gene of cellobiohydrolase I P.verruculosum, the inverse PCR method is used. For this, the genomic DNA of P.verruculosum is treated with restriction enzymes EcoRI, SalI, XbaI, PstI and circulated using T4 DNA ligase, which was the template for inverse PCR. To amplify the remaining sections of the cellobiohydrolase gene, two oppositely directed oligonucleotide primers are used.

(3) 5'-AACAACTCCAACACCGGAATCGGCAACCAC-3'(3) 5'-AACAACTCCAACACCGGAATCGGCAACCAC-3 '

(4) 5'-AACCGGTGACGAAGTTGAGACGCAACGAGT-3'(4) 5'-AACCGGTGACGAAGTTGAGACGCAACGAGT-3 '

На ДНК-матрице, полученной при гидролизе геномной ДНК с использованием рестриктазы EcoRI максимальная величина амплифицированного ПЦР фрагмента достигает 2000 п.н. Нуклеотидную последовательность ДНК гена определяют по обеим цепям методом Сэнгера. Ген целлобиогидролазы I P.verruculosum состоит из 1575 п.н. и не содержит интронов. Транслированная аминокислотная последовательность целлобиогидролазы I включает в себя 525 аминокислот.On a DNA matrix obtained by hydrolysis of genomic DNA using restriction enzyme EcoRI, the maximum value of the amplified PCR fragment reaches 2000 bp The nucleotide sequence of the DNA of the gene is determined by both chains by the Sanger method. The cellobiohydrolase I gene of P. verruculosum consists of 1575 bp and does not contain introns. The translated amino acid sequence of cellobiohydrolase I includes 525 amino acids.

Чтобы определить структуру промотора и терминатора гена целлобиогидролазы I применяют метод инверсного ПЦР. Используют праймеры (3) и (4), а также синтезируют новые праймеры (5), (6) и (7) для секвенирования ДНК промоторной части гена в 5'-нетранслируемой области:Inverse PCR is used to determine the structure of the promoter and terminator of the cellobiohydrolase I gene. Primers (3) and (4) are used, as well as new primers (5), (6) and (7) are synthesized for DNA sequencing of the promoter part of the gene in the 5'-untranslated region:

(5) 5'-GATAATGTCTGATTCTTCAAGGGAA-3'(5) 5'-GATAATGTCTGATTCTTCAAGGGAA-3 '

(6) 5'-GCTTCAGCCTCTGCTCTCCA-3'(6) 5'-GCTTCAGCCTCTGCTCTCCA-3 '

(7) 5'-GACTGGAGACGAGCTGACAGCA-3'(7) 5'-GACTGGAGACGAGCTGACAGCA-3 '

В качестве матрицы используют лигированную геномную ДНК, предварительно обработанную эндонуклеазой рестрикции HindIII. Амплифицированный ПЦР фрагмент имеет размер в 3500 п.н. и его структуру определяют методом Сэнгера по обеим цепям при использовани праймеров для амплификации. Промоторный район из 1303 п.н. содержит структурные элементы, свойственные промоторам эукариотических генов - ТАТА бокс (-90 п.н. от стартового кодона), транскрипционную область (-65 п.н. от стартового кодона) и CreI участок (-492 п.н. от стартового кодона). Аналогичным способом изучают последовательность гена целлобиогидролазы в 3'-нетранслируемой области, что позволило идентифицировать ее как терминаторную часть гена. Общая структура cbhI гена P.verruculosum - промотора, участка гена cbhI, кодирующего сигнальный пептид и зрелый белок целлобиогидролазы I, и терминатора представлена на фиг.1.As the matrix using ligated genomic DNA, pre-treated with restriction endonuclease HindIII. The amplified PCR fragment has a size of 3500 bp and its structure is determined by the Sanger method on both chains using amplification primers. Promoter region from 1303 bp contains structural elements characteristic of promoters of eukaryotic genes - TATA box (-90 bp from the start codon), transcription region (-65 bp from the start codon) and CreI site (-492 bp from the start codon) . In a similar way, the sequence of the cellobiohydrolase gene is studied in the 3'-untranslated region, which allowed us to identify it as the terminator part of the gene. The general structure of the cbhI gene of P. verruculosum, the promoter, the cbhI gene region encoding the signal peptide and mature cellobiohydrolase I protein, and the terminator is shown in FIG. 1.

Для облегчения дальнейших шагов по клонированию гомологичных и гетерологичных белков штамма-продуцента P.verruculosum конструируют универсальный вектор на основе двух известных плазмид pUC19 и pLIC-SGC. NdeI-HindIII фрагмент плазмиды pLIC выделяют и клонируют в плазмиду pUC19, разрезанную по тем же сайтам рестрикции. Полученный вектор был назван pUC-LIC. Линеаризацию плазмиды pUC-LIC проводят путем разрезания BseRI, что приводит к экспонированию двух сайтов для лигирования ПЦР фрагментов - 5'-ТАСТТССААТССАТ-3' и 5'-AGTAAAGGTGGAT-3'. После обработки вектора и клонируемой вставки Т4 ДНК полимеразой в условиях проявления ее эндонуклеазной активности (в смеси только с одним нуклеотидом) на векторе и на вставке образуются два комплементарных одноцепочечных участка, которые соответственно лигируются. Также в результате линеаризации вектора pUC-LIC из исходного вектора удаляется ген SacB, что обеспечивает дополнительную селекцию колоний на чашках Петри с сахарозой после клонирования в pUC-LIC. Схематическое изображение вектора pUC-LIC показано на фиг.2.To facilitate further steps in cloning homologous and heterologous proteins of the producer strain P.verruculosum, a universal vector is constructed based on two known plasmids pUC19 and pLIC-SGC. The NdeI-HindIII fragment of plasmid pLIC is isolated and cloned into plasmid pUC19, cut at the same restriction sites. The resulting vector was named pUC-LIC. The linearization of the plasmid pUC-LIC is carried out by cutting BseRI, which leads to exposure of two sites for ligation of PCR fragments - 5'-TASTTSAATSSAT-3 'and 5'-AGTAAAGGTGGAT-3'. After processing the vector and the cloned T4 insert with DNA polymerase under conditions of its endonuclease activity (mixed with only one nucleotide), two complementary single-stranded regions are formed on the vector and on the insert, which are respectively ligated. Also, linearization of the pUC-LIC vector removes the SacB gene from the original vector, which provides additional selection of colonies on Petri dishes with sucrose after cloning in pUC-LIC. A schematic representation of the pUC-LIC vector is shown in FIG.

Пример 2. Получение ферментных препаратов с увеличенной целлобиогидролазной активностью при ферментации штаммов P.verruculosum, мультикопийных по cbhI гену P.verruculosum (ген целлобиогидролазы I, 7-е семейство гликозид-гидролаз, молекулярная масса 66 кДа).Example 2. Obtaining enzyme preparations with increased cellobiohydrolase activity during fermentation of P.verruculosum strains multicopy of cbhI P.verruculosum gene (cellobiohydrolase I gene, 7th glycoside hydrolase family, molecular weight 66 kDa).

На первом этапе получают экспрессионную плазмиду pCBH1-12, в которой клонированная нуклеотидная последовательность полного cbhI гена P.verruculosum соединена с гомологичными районами промоторной области, сигнального пептида и терминаторной области. Для этой цели синтезируют следующие олигонуклеотиды:At the first stage, an expression plasmid pCBH1-12 is obtained in which the cloned nucleotide sequence of the complete cbhI of the P. verruculosum gene is connected to homologous regions of the promoter region, signal peptide and terminator region. For this purpose, the following oligonucleotides are synthesized:

(8) 5'-TACTTCCAATCCATGAAGCTTGGAAACGACGCCGACA-3'(8) 5'-TACTTCCAATCCATGAAGCTTGGAAACGACGCCGACA-3 '

(9) 5'-TATCCACCTTTACTGCGGCCGCATCCATTCAATCTCGTATG-3'(9) 5'-TATCCACCTTTACTGCGGCCGCATCCATTCAATCTCGTATG-3 '

Полученный ПЦР фрагмент клонируют в вектор pUC-LIC по указанным выше сайтам лигирования (см. пример 1). Таким образом, экспрессионная плазмида pCBH1-12 содержит все регуляторные части для экспрессии гомологичного гена целлобиогидролазы I. Для возможности линеаризации экспрессионной плазмиды перед трансформацией в штамм реципиент между сайтом лигирования и вектором вводят рестрикционный сайт NotI.The resulting PCR fragment is cloned into the pUC-LIC vector at the above ligation sites (see Example 1). Thus, the expression plasmid pCBH1-12 contains all regulatory parts for the expression of the homologous cellobiohydrolase I gene. NotI restriction site is introduced between the ligation site and the vector before linearization of the expression plasmid before transformation into the recipient strain.

Реципиентный штамм P.verruculosum 537(niaD-) получают путем отбора клонов, дефектных по нитрат-редуктазе и не способных расти на минимальной среде, где в качестве единственного источника азота используется нитрат натрия - NaNO3.The recipient strain P.verruculosum 537 (niaD - ) is obtained by selection of clones that are deficient in nitrate reductase and unable to grow on minimal media, where sodium nitrate NaNO 3 is used as the sole source of nitrogen.

На втором этапе проводят котрансформацию реципиентного штамма P.verruculosum 537(niaD-) 10-20 мкг экспрессионной векторной плазмиды pCBH1-12 и 1-3 мкг маркерной плазмиды pSTA (niaD+) и осуществляют скрининг клонов на наличие трансформантов с повышенной секрецией целлобиогидролазы.At the second stage, cotransformation of the recipient strain P.verruculosum 537 (niaD - ) 10-20 μg of the expression vector plasmid pCBH1-12 and 1-3 μg of the marker plasmid pSTA (niaD + ) is carried out and clones are screened for transformants with increased secretion of cellobiohydrolase.

Полученные niaD+ трансформанты пересевают на чашки с минимальной средой и источником азота NaNO3 и инкубируют при 30°С в течение 140 часов до образования конидий. Затем трансформанты ферментируют в качалочных колбах, используя водную ферментационную среду следующего состава, в г/л: микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - 40, пшеничные отруби - 10, дрожжевой экстракт - 10, (NH4)2SO4 - 5, KH2PO4 - 5, MgSO4×7H2O - 0,3, CaCl2×2H2O - 0,3, рН 4,5. Колбы инкубируют на качалке при 32°С и 200 об/мин в течение 144 ч. Далее отбирают трансформанты с увеличенной по сравнению с реципиентным штаммом P.verruculosum целлобиогидролазной активностью. Целлобиогидролазную активность в культуральной жидкости измеряют по гидролизу МКЦ.The obtained niaD + transformants are subcultured on plates with minimal medium and a source of nitrogen NaNO 3 and incubated at 30 ° C for 140 hours until the formation of conidia. Then the transformants are fermented in rocking flasks using an aqueous fermentation medium of the following composition, in g / l: microcrystalline cellulose (MCC) - 40, wheat bran - 10, yeast extract - 10, (NH 4 ) 2 SO 4 - 5, KH 2 PO 4 - 5, MgSO 4 × 7H 2 O - 0,3, CaCl 2 × 2H 2 O - 0,3, pH 4.5. Flasks were incubated on a shaker at 32 ° C and 200 rpm for 144 h. Next, transformants with increased cellobiohydrolase activity compared to the recipient P.verruculosum strain were selected. Cellobiohydrolase activity in the culture fluid is measured by hydrolysis of the MCC.

При анализе в ДДС-электрофорезе в денатурирующих условиях обнаружено увеличение размера полосы, соответствующей зоне, занимаемой целлобиогидролазой I (66 кДа).An analysis in DDS electrophoresis under denaturing conditions revealed an increase in the size of the band corresponding to the zone occupied by cellobiohydrolase I (66 kDa).

На третьем этапе проводят ферментацию наиболее продуктивного из трансформированных штамма P.verruculosum PV-Cbh1P (BKM F-3973D) в 10-литровом ферментере, используя питательную среду того же состава, что в качалочных колбах, и проводя подпитку глюкозой, при рН 4,5 и 32°С в течение 144 часов. После окончания ферментации с помощью ультрафильтрации культуральной жидкости на полых волокнах (с пределом отсечения 10 kDа) и последующего лиофильного высушивания получают сухие ферментные препараты и характеризуют их по уровню целлобиогидролазной активности.At the third stage, the most productive of the transformed P.verruculosum PV-Cbh1P (BKM F-3973D) strains is fermented in a 10-liter fermenter using a nutrient medium of the same composition as in the rocking flasks and feeding with glucose at pH 4.5 and 32 ° C for 144 hours. After fermentation by ultrafiltration of the culture fluid on hollow fibers (with a cutoff limit of 10 kDa) and subsequent freeze drying, dry enzyme preparations are obtained and characterize them by the level of cellobiohydrolase activity.

Активность целлобиогидролзы в культуральной жидкости наиболее активного трансформанта P.verruculosum PV-Cbh1P (BKM F-3973D) составлялет 35 ед/мл, активность целлобиогидролзы в сухом препарате - 1200 ед/г.The activity of cellobiohydrolase in the culture fluid of the most active transformant P.verruculosum PV-Cbh1P (BKM F-3973D) is 35 units / ml, the activity of cellobiohydrolase in a dry preparation is 1200 units / g.

Целлобиогидролаза I обладает высокой удельной гидролитической (осахаривающей) активностью по отношению к нерастворимым кристаллическим целлюлозным субстратам (см. таблицу).Cellobiohydrolase I has a high specific hydrolytic (saccharifying) activity with respect to insoluble crystalline cellulose substrates (see table).

Удельная активность целлобиогидролаз по отношению к микрокристаллической целлюлозе (50°С, рН 5), ед/мг белкаThe specific activity of cellobiohydrolases in relation to microcrystalline cellulose (50 ° C, pH 5), units / mg protein МикроорганизмMicroorganism ФерментыEnzymes Целлобиогидролаза ICellobiohydrolase I Целлобиогидролаза IICellobiohydrolase II Penicillium verruculosumPenicillium verruculosum 0,40.4 0,50.5 Trichoderm longibrachiatumTrichoderm longibrachiatum 0,20.2 0,30.3

Пример 3. Получение ферментных препаратов с эндоглюканазной активностью при ферментации штаммов P.verruculosum мультикопийных по eglIV гену Tr.longibrachiatum (ген эндо-β1,4-глюканазы IV, 61-е семейство гликозид-гидролаз, молекулярная масса 36 кДа).Example 3. Obtaining enzyme preparations with endoglucanase activity during the fermentation of multicopy P.verruculosum strains using the eglIV gene of Tr.longibrachiatum (endo-β1,4-glucanase IV gene, 61st glycoside hydrolase family, molecular weight 36 kDa).

На первом этапе получают фрагмент ДНК с нуклеотидной последовательнстью eglIV гена, кодирущей эндоглюканазу IV Tr.longibrachiatum и получают экспрессионную плазмиду pPrCBHI-EGIV_Trich. Для амплификации гена eglIV синтезируют пару праймеров:At the first stage, a DNA fragment with the nucleotide sequence of eglIV gene encoding Tr.longibrachiatum endoglucanase IV is obtained and the expression plasmid pPrCBHI-EGIV_Trich is obtained. For amplification of the eglIV gene, a pair of primers is synthesized:

(10) 5'-CAAACAGAAGCAACCGACACAATGATCCAGAAGCTTTCCAACCTC-3'(10) 5'-CAAACAGAAGCAACCGACACAATGATCCAGAAGCTTTCCAACCTC-3 '

(11) 5'-GAGGAGAAGCCCGGTTAGTTAAGGCACTGGGCGTAGTAG-3'(11) 5'-GAGGAGAAGCCCGGTTAGTTAAGGCACTGGGCGTAGTAG-3 '

Олигонуклеотиды (10) и (11) синтезируют для конструирования плазмиды pPrCBHI-EGIV_Trich. В качестве матрицы для первичных реакций ПЦР используют геномную ДНК Tr.longibrachiatum. Так как Tr.longibrachiatum является вариантом Tr.reesei, за основу для создания праймеров взята последовательность гена из кДНК эндоглюканазы IV из Tr.reesei, доступная в базе данных EMBL (AN:Y 11113). Нуклеотидная последовательность гена эндоглюканазы IV из Tr.longibrachiatum состоит из 1086 пар оснований и содержит 1 интрон (фиг.З)Oligonucleotides (10) and (11) are synthesized to construct the plasmid pPrCBHI-EGIV_Trich. Tr.longibrachiatum genomic DNA is used as a template for primary PCR reactions. Since Tr.longibrachiatum is a variant of Tr.reesei, the gene sequence from the cDNA of endoglucanase IV from Tr.reesei, available in the EMBL database (AN: Y 11113), was taken as the basis for creating primers. The nucleotide sequence of the endoglucanase IV gene from Tr.longibrachiatum consists of 1086 base pairs and contains 1 intron (Fig. 3)

Плазмида pPrCBHI-EGIV_Trich содержит все структурные элементы, необходимые для экспрессии в P.verruculosum: cbhI промотор и cbhI терминатор. В данной конструкции клонируют полноразмерный ген эндоглюканазы IV Tr.longibrachiatum, включая последовательность, кодирующую сигнальный пептид.Plasmid pPrCBHI-EGIV_Trich contains all the structural elements necessary for expression in P.verruculosum: the cbhI promoter and cbhI terminator. In this construct, a full-length Tr.longibrachiatum endoglucanase IV gene is cloned, including a signal peptide coding sequence.

Схематическая карта экспрессионной плазмиды pPrCBHI-EGIV_Trich представлена на фиг.4.A schematic map of the expression plasmid pPrCBHI-EGIV_Trich shown in Fig.4.

На втором этапе проводят котрансформацию реципиентного штамма P.verruculosum 537(niaD-) 10-20 мкг экспрессионной векторной плазмиды pPrCBHI-EGIV_Trich и 1-3 мкг маркерной плазмиды pSTA(niaD+) и осуществляют скрининг клонов на наличие трансформантов с повышенной секрецией эндоглюканазы.At the second stage, cotransformation of the recipient strain P.verruculosum 537 (niaD - ) 10-20 μg of the expression vector plasmid pPrCBHI-EGIV_Trich and 1-3 μg of the marker plasmid pSTA (niaD + ) is performed and clones are screened for transformants with increased endoglucanase secretion.

Полученные niaD+ трансформанты P.verruculosum пересевают на чашки с минимальной средой и источником азота NaNO3, инкубируют при 30°С в течение 140 часов до образования конидий. Затем трансформанты P.verruculosum ферментируют в качалочных колбах, как описано в примере 2, и далее отбирают трансформанты с увеличенной по сравнению с реципиентным штаммом P.verruculosum эндоглюканазной активностью. Эндоглюканазную активность в культуральной жидкости измеряют по гидролизу Na-соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).The obtained niaD + P.verruculosum transformants are subcultured on plates with minimal medium and a source of nitrogen NaNO 3 , incubated at 30 ° C for 140 hours until conidia is formed. Then, P.verruculosum transformants are fermented in rocking flasks as described in Example 2, and then transformants with increased endoglucanase activity compared to the recipient P.verruculosum strain are selected. Endoglucanase activity in the culture fluid is measured by hydrolysis of the Na salt of carboxymethyl cellulose (CMC).

При анализе в ДДС-электрофорезе в денатурирующих условиях обнаружено, что эндоглюканаза IV занимает зону, соответствующую 36 кДа.An analysis in DDS electrophoresis under denaturing conditions revealed that endoglucanase IV occupies a zone corresponding to 36 kDa.

На третьем этапе проводят ферментацию наиболее продуктивного из трансформированных штамма P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) в 10-литровом ферментере (как описано в примере 2).At the third stage, the most productive of the transformed P.verruculosum PV-Egl4T strain (BKM F-3976D) is fermented in a 10-liter fermenter (as described in Example 2).

Активность эндоглюканазы в культуральной жидкости штамма P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) в конце ферментации составляет 850 ед/мл.The activity of endoglucanase in the culture fluid of the strain P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) at the end of the fermentation is 850 u / ml.

Сухой ферментный препарат получают с помощью ультрафильтрации культуральной жидкости на полых волокнах (с пределом отсечения 10 кДа) и последующим лиофильным высушиванием. Активность эндоглюканазы в сухом ферментном препарате трансформанта P.verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) составляет 6500 ед/г.A dry enzyme preparation is obtained by ultrafiltration of a culture fluid on hollow fibers (with a cutoff limit of 10 kDa) and subsequent freeze drying. The activity of endoglucanase in the dry enzyme preparation of the P. verruculosum PV-Egl4T transformant (BKM F-3976D) is 6500 u / g.

Пример 4. Получение ферментных препаратов с ксиланазной активностью при ферментации штаммов P.verruculosum мультикопийных по xynIII гену Tr.longibrachiatum (ген эндо-β1,4-ксиланазы III, 10-го семейства гликозид-гидролаз, молекулярная масса 30 кДа).Example 4. Obtaining enzyme preparations with xylanase activity in the fermentation of P.verruculosum multicopy strains of the xynIII Tr.longibrachiatum gene (endo-β1,4-xylanase III gene, 10th glycoside hydrolase family, molecular weight 30 kDa).

На первом этапе получают фрагмент ДНК с нуклеотидной последовательностью xynIII гена, кодирущей ксиланазу III Tr.longibrachiatum и экспрессионную плазмиду pPrCBHI-XylIII_Trich. Для амплификации гена xynIII синтезируют пару праймеров:At the first stage, a DNA fragment is obtained with the nucleotide sequence of the xynIII gene encoding Tr.longibrachiatum xylanase III and the expression plasmid pPrCBHI-XylIII_Trich. To amplify the xynIII gene, a pair of primers is synthesized:

(36) 5'-CAAACAGAAGCAACCGACACAATGAAAGCAAACGTCATCTTGT-3'(36) 5'-CAAACAGAAGCAACCGACACAATGAAAGCAAACGTCATCTTGT-3 '

(37) 5'-GAGGAGAAGCCCGGTTATTGTAAGATGCCAACAATGCT-3'(37) 5'-GAGGAGAAGCCCGGTTATTGTAAGATGCCAACAATGCT-3 '

В качестве матрицы для первичных реакций ПЦР используют геномную ДНК Tr.longibrachiatum. Так как Tr.longibrachiatum является вариантом Tr.reesei, за основу для написания праймеров используют последовательность гена из кДНК ксиланазы III из Tr.reesei, доступную в базе данных GeneBank (AN:AB036796). Нуклеотидная последовательность ксиланазного гена из Tr.longibranchiatum состоит из 1349 пар оснований, содержит 2 интрона и полностью идентична последовательности ксиланазного гена из Tr.reesei (фиг.5).Tr.longibrachiatum genomic DNA is used as a template for primary PCR reactions. Since Tr.longibrachiatum is a variant of Tr.reesei, the gene sequence from xylanase III cDNA from Tr.reesei, available in the GeneBank database (AN: AB036796), is used as the basis for writing primers. The nucleotide sequence of the xylanase gene from Tr.longibranchiatum consists of 1349 base pairs, contains 2 introns and is completely identical to the sequence of the xylanase gene from Tr.reesei (figure 5).

Плазмида pPrCBHI-XylIII_Trich содержит все структурные элементы, необходимые для экспрессии в P.verruclosum: cbhI промотор и cbhI терминатор. В данной конструкции клонируют полноразмерный ген ксиланазы III Tr.longibrachiatum, включая последовательность, кодирующую сигнальный пептид. Схематическая карта экспрессионной плазмиды pPrCBHI-XylIII_Trich представлена на фиг.6.Plasmid pPrCBHI-XylIII_Trich contains all the structural elements necessary for expression in P.verruclosum: the cbhI promoter and cbhI terminator. In this construct, the full-length Tr.longibrachiatum xylanase III gene is cloned, including the signal peptide coding sequence. A schematic map of the expression plasmid pPrCBHI-XylIII_Trich shown in Fig.6.

На втором этапе проводят котрансформацию штамма реципиентного P.verruculosum 537(niaD-) 10-20 мкг экспрессионной векторной плазмиды pPrCBHI-XylIII_Trich и 1-3 мкг маркерной плазмиды pSTA(niaD+) и осуществляют скрининг клонов на наличие трансформантов с повышенной секрецией ксиланазы.At the second stage, cotransformation of the recipient strain P.verruculosum 537 (niaD - ) 10-20 μg of the expression vector plasmid pPrCBHI-XylIII_Trich and 1-3 μg of the marker plasmid pSTA (niaD + ) is carried out and clones are screened for transformants with increased xylanase secretion.

Полученные niaD+ трансформанты P.verruculosum пересевают на чашки с минимальной средой и источником азота NaNO3, инкубируют при 30°С в течение 140 часов до образования конидий.The obtained niaD + P.verruculosum transformants are subcultured on plates with minimal medium and a source of nitrogen NaNO 3 , incubated at 30 ° C for 140 hours until conidia is formed.

Затем трансформанты P.verruculosum ферментируют в качалочных колбах, как описано в примере 2, и далее отбирают трансформанты с увеличенной по сравнению с реципиентным штаммом P.verruculosum ксиланазной активностью. Ксиланазную активность в культуральной жидкости измеряют по гидролизу березового ксилана.Then, P.verruculosum transformants are fermented in rocking flasks as described in Example 2, and then transformants with xylanase activity increased compared to the recipient P.verruculosum strain are selected. Xylanase activity in the culture fluid is measured by hydrolysis of birch xylan.

При анализе в ДДС-электрофорезе в денатурирующих условиях обнаружено, что ксиланаза III занимает зону, соответствующую 30 кДа.An analysis in DDS electrophoresis under denaturing conditions revealed that xylanase III occupies a zone corresponding to 30 kDa.

На третьем этапе проводят ферментацию наиболее продуктивного из трансформированных штамма P.verruculosum PV-Xyl3T (ВКМ F-3979D) в 10-литровом ферментере (как описано в примере 2).At the third stage, the most productive of the transformed P.verruculosum PV-Xyl3T strain (VKM F-3979D) is fermented in a 10-liter fermenter (as described in Example 2).

Ксиланазная активность в культуральной жидкости штамма P.verruculosum PV-Xyl3T (BKM F-3979D) в конце ферментации составляет 1950 ед/мл.The xylanase activity in the culture fluid of P.verruculosum PV-Xyl3T strain (BKM F-3979D) at the end of fermentation is 1950 u / ml.

Сухой ферментный препарат получают с помощью ультрафильтрации культуральной жидкости на полых волокнах (с пределом отсечения 10 кДа) и последующим лиофильным высушиванием. Активность ксиланазы в сухом ферментном препарате трансформанта P.verruculosum PV-Xyl3T (В KM F-3979D) составляет 43600 ед/г.A dry enzyme preparation is obtained by ultrafiltration of a culture fluid on hollow fibers (with a cutoff limit of 10 kDa) and subsequent freeze drying. The xylanase activity in the dry enzyme preparation of the P. verruculosum PV-Xyl3T transformant (In KM F-3979D) is 43600 units / g.

Методы определения активности. Целлобиогидролазную (авицелазную) активность измеряют, проводя гидролиз МКЦ (5 мг/мл) при рН 5,0 (0,1 М ацетатный буфер) и 50°С в течение 60 минут. После этого определяют в реакционной смеси концентрацию восстанавливающих сахаров (ВС) методом Нельсона-Сомоджи. За единицу целлобиогидролазной активности принимают такое количество фермента, которое в течение 1 минуты при температуре 50°С и рН 5,0 при гидролизе суспензии МКЦ концентрацией 5 мг/мл освобождает количество ВС, эквивалентных 1 микромолю глюкозы, определяемых методом Сомоджи-Нельсона.Methods for determining activity. Cellobiohydrolase (avicelase) activity is measured by hydrolysis of the MCC (5 mg / ml) at pH 5.0 (0.1 M acetate buffer) and 50 ° C for 60 minutes. After that, the concentration of reducing sugars (BC) in the reaction mixture is determined by the Nelson-Somogy method. A unit of cellobiohydrolase activity is taken to be such an amount of an enzyme that for 1 minute at a temperature of 50 ° C and a pH of 5.0 when hydrolyzing a 5 mg / ml MCC suspension liberates the amount of BC equivalent to 1 micromole of glucose as determined by the Somogy-Nelson method.

Эндоглюканазную (КМЦ-азную) активность измеряют, проводя гидролиз КМЦ (5 мг/мл) при рН 5,0 (0,1 М ацетатный буфер) и 50°С в течение 10 минут. За единицу эндоглюканазной активности принимают такое количество фермента, которое в течение 1 минуты при температуре 50°С и рН 5,0 при гидролизе раствора КМЦ концентрацией 5 мг/мл приводит к образованию количества ВС, эквивалентного 1 микромолю глюкозы, определяемых методом Сомоджи-Нельсона (А.П.Синицын, А.В.Гусаков, И.М.Черноглазов. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов, Учебное пособие. - М.: Изд-воМГУ, 1995, с.144-156).Endoglucanase (CMCase) activity is measured by hydrolysis of CMC (5 mg / ml) at pH 5.0 (0.1 M acetate buffer) and 50 ° C for 10 minutes. The unit of endoglucanase activity is taken to be such an amount of an enzyme that for 1 minute at a temperature of 50 ° C and a pH of 5.0 upon hydrolysis of a CMC solution with a concentration of 5 mg / ml leads to the formation of an amount of BC equivalent to 1 micromole of glucose, determined by the Somogy-Nelson method ( A.P. Sinitsyn, A.V. Gusakov, I.M. Chernoglazov. Bioconversion of lignocellulosic materials, Textbook. - M.: Publishing House of Moscow State University, 1995, p.144-156).

Ксиланазную активность измеряют, проводя гидролиз березового ксилана (5 мг/мл) при рН 5,0 (0,1 М ацетатный буфер) и 50°С в течение 10 минут. За единицу ксиланазной активности принимают такое количество фермента, которое в течение 1 минуты при температуре 50°С и рН 5,0 при гидролизе раствора ксилана концентрацией 5 мг/мл приводит к образованию количества ВС, эквивалентных 1 микромолю ксилозы, определяемых методом Сомоджи-Нельсона (А.П.Синицын, А.В.Гусаков, И.М.Черноглазов. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов, Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1995, с.144-156).Xylanase activity is measured by hydrolysis of birch xylan (5 mg / ml) at pH 5.0 (0.1 M acetate buffer) and 50 ° C for 10 minutes. A unit of xylanase activity is taken to be such an amount of an enzyme that for 1 minute at a temperature of 50 ° C and a pH of 5.0 upon hydrolysis of a solution of xylan at a concentration of 5 mg / ml leads to the formation of the amount of BC equivalent to 1 micromole of xylose, determined by the Somogy-Nelson method ( A.P. Sinitsyn, A.V. Gusakov, I.M. Chernoglazov. Bioconversion of lignocellulosic materials, Textbook. - M.: Moscow State University, 1995, p.144-156).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осущеставить получение ферментных препаратов с высокой целлобиогидролазной, эндоглюканазной и ксиланазной активностями путем культивирования мультикопийных штаммов мицелиального гриба Penicillium verruculosum, трансформированных фрагментами ДНК с клонированными гомологичными и гетерологичными генами.Thus, the present invention allows the production of enzyme preparations with high cellobiohydrolase, endoglucanase and xylanase activities by culturing multicopy strains of the mycelial fungus Penicillium verruculosum transformed with DNA fragments with cloned homologous and heterologous genes.

Claims (6)

1. Генетическая конструкция для обеспечения экспрессии целевых гомологичных и гетерологичных генов ферментов в клетках мицелиального гриба Penicillium verruculosum, используемого в качестве хозяина, содержащая целевую кодирующую последовательность фермента, функционально связанную с регуляторными элементами гена целлобиогидролазы I Penicillium verruculosum, которые представляют собой промотор и терминатор гена целлобиогидролазы I, а сигнальный пептид при этом зависит от того, каков целевой фермент.1. A genetic construct for the expression of target homologous and heterologous enzyme genes in the cells of the mycelial fungus Penicillium verruculosum used as the host, containing the target coding sequence of the enzyme functionally linked to the regulatory elements of the Penicillium verruculosum cellobiohydrolase gene I, which are the promoter and terminator of the cellobiohydrolase gene I, and the signal peptide in this case depends on what the target enzyme is. 2. Способ получения штамма гриба Penicillium verruculosum - продуцента фермента, кодируемого нуклеотидной последовательностью, предусматривающий трансформацию клетки гриба Penicillium verruculosum генетической конструкцией, содержащей целевую кодирующую последовательность фермента, функционально связанную с регуляторными элементами гена целлобиогидролазы I Penicillium verruculosum, которые представляют собой промотор и терминатор гена целлобиогидролазы I, а сигнальный пептид при этом зависит от того, каков целевой фермент.2. A method of obtaining a strain of the fungus Penicillium verruculosum, a producer of the enzyme encoded by the nucleotide sequence, comprising transforming the cell of the fungus Penicillium verruculosum with a genetic construct containing the target coding sequence of the enzyme functionally linked to the regulatory elements of the Penicillium verruculosum cellobiohydrolase gene I, which are the promoter and gene promoter and promoter I, and the signal peptide in this case depends on what the target enzyme is. 3. Способ получения фермента, предпочтительно целлюлазы или ксиланазы, расщепляющих целлюлозу или ксиланы соответственно, путем культивирования микроорганизмов, отличающийся тем, что способом по п.2 получают штамм гриба Penicillium verruculosum, осуществляют культивирование полученного штамма и выделяют целевой продукт из культуральной жидкости гриба.3. A method for producing an enzyme, preferably cellulase or xylanase, which breaks down cellulose or xylans, respectively, by cultivating microorganisms, characterized in that the method according to claim 2 produces a strain of the fungus Penicillium verruculosum, the resulting strain is cultured and the target product is isolated from the fungal culture fluid. 4. Способ получения фермента по п.3, отличающийся тем, что получают штамм Penicillium verruculosum PV-CbhIP (BKM F-3973D), содержащий множество копий гена cbhI - высокоактивной целлобиогидролазы I Penicillium verruculosum.4. The method of producing the enzyme according to claim 3, characterized in that a strain of Penicillium verruculosum PV-CbhIP (BKM F-3973D) containing multiple copies of the cbhI gene, a highly active cellobiohydrolase I Penicillium verruculosum, is obtained. 5. Способ получения фермента по п.3, отличающийся тем, что получают штамм Penicillium verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D), содержащий множество копий гена eglIV - эндоглюканазы IV Trichoderma longibrachiatum.5. The method for producing the enzyme according to claim 3, characterized in that a strain of Penicillium verruculosum PV-Egl4T (BKM F-3976D) containing multiple copies of the eglIV gene, endoglucanase IV Trichoderma longibrachiatum, is obtained. 6. Способ получения фермента по п.3, отличающийся тем, что получают штамм Penicillium verruculosum PV-Xyl3T (BKM F-3979D), содержащий множество копий гена xylIII - ксиланазы III Trichoderma longibrachiatum. 6. The method for producing the enzyme according to claim 3, characterized in that a strain of Penicillium verruculosum PV-Xyl3T (BKM F-3979D) containing multiple copies of the xylIII gene - xylanase III Trichoderma longibrachiatum is obtained.
RU2008107784/13A 2008-03-03 2008-03-03 Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent RU2378372C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107784/13A RU2378372C2 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107784/13A RU2378372C2 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008107784A RU2008107784A (en) 2009-09-10
RU2378372C2 true RU2378372C2 (en) 2010-01-10

Family

ID=41165997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008107784/13A RU2378372C2 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378372C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502144A (en) * 2010-10-06 2014-01-30 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド Variant CBHI polypeptide
RU2532840C2 (en) * 2012-09-19 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН) FUNGAL STRAIN Penicillium verruculosum B10 EGII PRODUCER OF ENDO-1,3/1,4-β-GLUCANASE, CELLULASE, β-GLUCOSIDASE AND XYLANASE AND METHOD OF PRODUCTION OF FODDER COMPLEX ENZYME PREPARATION
RU2550044C2 (en) * 2013-09-10 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии им. А.Н. Баха Российской академии наук (ИНБИ РАН) GENETIC FUSION-CONSTRUCTION FOR PROVIDING EXPRESSION OF MULTIENZYMATIC COMPLEX OF CARBOHYDRASES IN CELLS OF MYCELIUM FUNGUS Penicillium verruculosum, APPLIED AS HOST, METHOD OF OBTAINING RECOMBINANT STRAIN OF FUNGUS Penicillium verruculosum AND METHOD OF OBTAINING ENZYMATIC MEDICATION ON ITS BASE
RU2574206C1 (en) * 2014-10-02 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек" (ООО НПК "Фермтек") New recombinant strain (versions) of mycelial fungus penicillium verruculosum, and enzymatic agent (versions) intended for hydrolysis of fruit raw material, and method of its production
RU2646136C2 (en) * 2015-12-02 2018-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) Recombinant strain of mycelial fungus penicillium verruculosum (versions) and a method of producing enzyme preparation with its use (variants)
RU2646132C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Recombinant strain of mitsenal mushroom penicillium canescens cl14, production component of cellulosum clostridium thermocellum and method of its cultivation
RU2653429C1 (en) * 2017-05-10 2018-05-08 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Genetic construct for expression of a complex of enzymes of endoglucanases and xylanases in the cells of the fungus penicillium verruculosum and method for obtaining complex enzyme preparations based on it, intended for fodder production
US10081802B2 (en) 2013-07-29 2018-09-25 Danisco Us Inc. Variant Enzymes
RU2711578C1 (en) * 2018-08-22 2020-01-17 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Penicillium verruculosum mx-73 fungus strain producer of modified xylanase e with high heat stability, enzyme preparation based thereon for use in food and feed industry and method for production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOCH et. al. Cloning, sequencing, and heterologous expression of a cellulase- encoding cDNA (cbhl) from Penicilliam janthinellum, Gene, 1993 Feb 14; 124(1):57-65. HOU Y et. al. Cloning, sequencing and expression analysis of the first cellulase gene encoding cellobiohydrolase 1 from a cold-adaptive Penicillium chrysogenum FS010. Acta Biochim Biophvs Sin (Shanghai). 2007 Feb; 39(2):101-7. *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502144A (en) * 2010-10-06 2014-01-30 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド Variant CBHI polypeptide
RU2532840C2 (en) * 2012-09-19 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН) FUNGAL STRAIN Penicillium verruculosum B10 EGII PRODUCER OF ENDO-1,3/1,4-β-GLUCANASE, CELLULASE, β-GLUCOSIDASE AND XYLANASE AND METHOD OF PRODUCTION OF FODDER COMPLEX ENZYME PREPARATION
US10081802B2 (en) 2013-07-29 2018-09-25 Danisco Us Inc. Variant Enzymes
US10479983B2 (en) 2013-07-29 2019-11-19 Danisco Us Inc Variant enzymes
RU2550044C2 (en) * 2013-09-10 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии им. А.Н. Баха Российской академии наук (ИНБИ РАН) GENETIC FUSION-CONSTRUCTION FOR PROVIDING EXPRESSION OF MULTIENZYMATIC COMPLEX OF CARBOHYDRASES IN CELLS OF MYCELIUM FUNGUS Penicillium verruculosum, APPLIED AS HOST, METHOD OF OBTAINING RECOMBINANT STRAIN OF FUNGUS Penicillium verruculosum AND METHOD OF OBTAINING ENZYMATIC MEDICATION ON ITS BASE
RU2574206C1 (en) * 2014-10-02 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек" (ООО НПК "Фермтек") New recombinant strain (versions) of mycelial fungus penicillium verruculosum, and enzymatic agent (versions) intended for hydrolysis of fruit raw material, and method of its production
RU2646136C2 (en) * 2015-12-02 2018-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) Recombinant strain of mycelial fungus penicillium verruculosum (versions) and a method of producing enzyme preparation with its use (variants)
RU2646132C1 (en) * 2016-12-13 2018-03-01 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Recombinant strain of mitsenal mushroom penicillium canescens cl14, production component of cellulosum clostridium thermocellum and method of its cultivation
RU2653429C1 (en) * 2017-05-10 2018-05-08 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Genetic construct for expression of a complex of enzymes of endoglucanases and xylanases in the cells of the fungus penicillium verruculosum and method for obtaining complex enzyme preparations based on it, intended for fodder production
RU2711578C1 (en) * 2018-08-22 2020-01-17 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Penicillium verruculosum mx-73 fungus strain producer of modified xylanase e with high heat stability, enzyme preparation based thereon for use in food and feed industry and method for production thereof
RU2810538C2 (en) * 2022-06-13 2023-12-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) STRAIN OF PENICILLIUM VERRUCULOSUM PRODUCER OF PHYTASE AND ENDO-1,4-β-GLUCANASE II COMPLEX AND ENZYME PREPARATION BASED ON IT FOR USE AS ADDITIVE IN FEED

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008107784A (en) 2009-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2378372C2 (en) Genetic maker to ensure expression of target homologous and heterologous genes in cells of filamentous fungus penicillium verruculosum; used as host, method for making strain of fungus penicillium verruculosum and method for making enzymatic agent
ES2582078T3 (en) Treatment of cellulosic material and enzymes useful in it
JP4922524B2 (en) Novel expression control sequences and expression products in the field of filamentous fungi
CA2757040C (en) Improved endoglucanases
EP2013338B1 (en) Thermostable cellulase and methods of use
KR101120359B1 (en) A recombinant vector introduced with gene which effectively degrade cellulose, a transformant comprising the vector and a method for producing ethanol using the same
KR20120106774A (en) Methods for improving the efficiency of simultaneous saccharification and fermentation reactions
JP2002506616A (en) Gene constructs for enhanced production of β-glucosidase and genetically modified microorganisms
US10457925B2 (en) Process for the production of cellulolytic and/or hemicellulolytic enzymes
US20150329841A1 (en) Cellulose-degrading enzyme composition comprising gh16
CN102827820B (en) Beta-glucosidase and application thereof
CN106687586A (en) Polypeptides having xylanase activity with a high conversion rate of xylose-containing polysaccharides
Kislitsin et al. The effect of cellobiohydrolase 1 gene knockout for composition and hydrolytic activity of the enzyme complex secreted by filamentous fungus Penicillium verruculosum
MX2011000552A (en) Modified family 6 glycosidases with altered substrate specificity.
Wei et al. Molecular cloning and characterization of two major endoglucanases from Penicillium decumbens
US20120115235A1 (en) Enhanced cellulase expression in s. degradans
RU2550044C2 (en) GENETIC FUSION-CONSTRUCTION FOR PROVIDING EXPRESSION OF MULTIENZYMATIC COMPLEX OF CARBOHYDRASES IN CELLS OF MYCELIUM FUNGUS Penicillium verruculosum, APPLIED AS HOST, METHOD OF OBTAINING RECOMBINANT STRAIN OF FUNGUS Penicillium verruculosum AND METHOD OF OBTAINING ENZYMATIC MEDICATION ON ITS BASE
KR101106061B1 (en) A recombinant vector and a transformant with an improved productivity of bio-ethanol
RU2532840C2 (en) FUNGAL STRAIN Penicillium verruculosum B10 EGII PRODUCER OF ENDO-1,3/1,4-β-GLUCANASE, CELLULASE, β-GLUCOSIDASE AND XYLANASE AND METHOD OF PRODUCTION OF FODDER COMPLEX ENZYME PREPARATION
RU2646132C1 (en) Recombinant strain of mitsenal mushroom penicillium canescens cl14, production component of cellulosum clostridium thermocellum and method of its cultivation
Kalinina et al. Expression of the Xylanase Gene from Pyromyces finnis in Pichia pastoris and Characterization of the Recombinant Protein
Kalinina et al. Expression of the Xylanase Gene from Paenibacillus brasilensis X1 in Pichia pastoris and Characteristics of the Recombinant Enzyme
RU2238974C2 (en) Dna fragment of mycelial fungus penicillium verruculosum encoding synthesis of secretable endoglucanase iii and group of penicillium canescens strains producing penicillium verruculosum endoglucanase iii constructed by methods of transformation and genetic engineering based on this dna fragment
Giwa et al. Cellulose Degradation Enzymes in Filamentous Fungi, A Bioprocessing Approach Towards Biorefinery
EP2535415A1 (en) Modified nucleotide molecules of xylanase and application thereof

Legal Events

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

Effective date: 20100304