BRPI0306254B1 - process for reducing the single cell protein nucleic acid content by expressing a heterologous nuclease - Google Patents
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Abstract
"processo para redução do conteúdo de ácidos nucléicos de proteína de célula única por meio da expressão de uma nuclease heteróloga". a presente invenção trata de um processo para eliminação ou redução significativa do teor de ácidos nucléicos das proteínas de célula única de levedura, bem como do vetor de transformação e da cepa transgênica, visando melhorar a produção de scp para alimentação animal ou humana, podendo oferecer uma alternativa inovadora para resolver o problema da fome mundial."Process for Reducing Single Cell Protein Nucleic Acid Content by Expressing a Heterologous Nuclease". The present invention is a process for eliminating or significantly reducing the nucleic acid content of yeast single cell proteins as well as the transformation vector and the transgenic strain to improve the production of scp for animal or human consumption. an innovative alternative to solve the problem of world hunger.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "PROCESSO PARA REDUÇÃO DO CONTEÚDO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS DE PROTEÍNA DE CÉLULA ÚNICA POR MEIO DA EXPRESSÃO DE UMA NUCLEASE HETERÓLOGA" CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION FOR "PROCESS FOR REDUCING SINGLE CELL PROTEIN NUCLEIC ACID CONTENT BY EXPRESSION OF A HETEROLOGICAL NUCLEASE" FIELD OF THE INVENTION
[001] A presente invenção trata de um processo para eliminação ou redução significativa do teor de ácidos nucléicos das proteínas de célula única, bem como do vetor de transformação e da cepa transgênica, visando a produção de proteínas de célula única para alimentação animal ou humana.The present invention is a process for eliminating or significantly reducing the nucleic acid content of single cell proteins as well as the transformation vector and the transgenic strain for the production of single cell proteins for animal or human consumption. .
ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
[002] As proteínas de célula única (do inglês Single-Cell Protein - SCP) são proteínas obtidas a partir de células simples, como bactérias, leveduras, fungos, algas ou protozoários (SUZUKI, T., Microbiological conversion -Production of Single-Cell Protein. Biomass handbook. Kitani, O., Hall, C.W. (Eds.) Gordon and Breach Science Publishers, New york, 1989), cultivadas em larga escala, para o uso como fonte protéica na alimentação humana ou ração animal (LITCHFIELD, J.H., Single-cell Proteins. Science 219: 740, 1983).Single-cell proteins (SCP) are proteins derived from single cells, such as bacteria, yeast, fungi, algae or protozoa (SUZUKI, T., Microbiological conversion -Production of Single- Cell Protein Biomass handbook Kitani, O., Hall, CW (Eds.) Gordon and Breach Science Publishers, New York, 1989), cultivated on a large scale, for use as a protein source in food or feed (LITCHFIELD, JH, Single Cell Proteins, Science 219: 740, 1983).
[003] O uso de microrganismos como fonte de alimento, embora possa parecer inaceitável para alguns, pode oferecer uma alternativa inovadora para resolver o problema da fome mundial. Durante milhares de anos, os homens têm consumido, intencionalmente ou não, produtos como bebidas alcoólicas, queijos, iogurtes, molho de soja e, juntamente com estes produtos, os microrganismos responsáveis pela produção destes (TUSE, D. Single cell protein: current status and future prospects. Crit Rev Food Sei. 19: 273, 1984).The use of microorganisms as a food source, while it may seem unacceptable to some, may offer an innovative alternative to solve the problem of world hunger. For thousands of years, men have been intentionally or unintentionally consuming products such as alcoholic beverages, cheeses, yogurts, soy sauce and, together with these products, the microorganisms responsible for their production (TUSE, D. Single cell protein: current status). and future prospects, Crit Rev Food Sci. 19: 273, 1984).
[004] A primeira utilização de SCP para consumo como suplemento protéico ocorreu na Alemanha durante a 1- Guerra Mundial, cultivando-se "levedura de padeiro", S. cerevisiae, em uma mistura de melaço e sal de amônio como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente. Posteriormente, também na Alemanha, durante a 2- Guerra Mundial, a Candida utilis, conhecida como "levedura Torula", foi cultivada em resíduos de sulfito líquido resultantes da hidrólise ácida da madeira (manufatura de papel) e usada como fonte protéica para humanos e animais (WILEY,A.J., In: Industrial Fermentations, L.A. Underkoffler, R.J. Hickey, (Eds.) Chemical Publishing Co., New York, p. 307, 1954).The first use of SCP as a protein supplement was in Germany during World War I, cultivating "baker's yeast", S. cerevisiae, in a mixture of molasses and ammonium salt as sources of carbon and nitrogen, respectively. Later, also in Germany, during World War II, Candida utilis, known as "Torula yeast", was cultivated in liquid sulfite residues resulting from acid hydrolysis of wood (paper manufacture) and used as a protein source for humans and humans. animals (WILEY, AJ, In: Industrial Fermentations, LA Underkoffler, RJ Hickey, (Eds.) Chemical Publishing Co., New York, p. 307, 1954).
[005] Uma das características mais importantes para o desenvolvimento de microrganismos como suplemento alimentar é a sua capacidade de conversão rápida de matérias-primas baratas em proteínas, podendo atingir altos níveis de proteína por biomassa seca, inclusive quando comparados com alimentos como leite (25 % - 30 %) , ovos (35 %) , etc. (BRESSANI, R., ELIAS, L.G. Processed vegetable protein mixtures for human consumption in developing countries. Adv, Food Res. 16: 1, 1368 e KIHLBERG, R. The microbes as a source of food. Annu. Rev. Microbiol. 26: 427, 1972}.[005] One of the most important characteristics for the development of microorganisms as a food supplement is its ability to rapidly convert cheap raw materials into proteins and can reach high levels of protein by dry biomass, even when compared to foods such as milk (25). % - 30%), eggs (35%), etc. (BRESSANI, R., ELIAS, LG Processed vegetable protein mixtures for human consumption in developing countries. Adv, Food Res. 16: 1, 1368 and KIHLBERG, R. The microbes as a source of food. Annu. Rev. Microbiol. 26 : 427, 1972}.
[006] Por outro lado, o custo da produção de proteína na forma de SCP, ou outras formas não-convencíonais, tais como· o extrato de sementes, pode ser muito menor que a produção de proteína na forma convencionai (WORGAN, J.T. Single cell protein, In: Protein in Human Nutrition, Porter and Rolls (Eds.), Academic Press, 1973) (Tabela 1).On the other hand, the cost of producing protein in the form of SCP, or other unconventional forms such as seed extract, may be much lower than conventional protein production (WORGAN, JT Single cell protein, In: Protein in Human Nutrition, Porter and Rolls (Eds.), Academic Press, 1973) (Table 1).
Tabela 1 * $: valor em dólares * lb: peso em libras [007] 0 custo mais significante na produção de SCP é a matéria-prima (43 % - 77 %), seguido pelo substrato (29 % -64 %) e, por último, o custo geral da manutenção (12 % - 24 %) . Quando o substrato é alguma forma de lixo (WSL e bagaço), há uma alteração nesta ordem: substrato (17 % - 26 %) e manutenção (25 % - 37 %) (MOO-YOUNG, M. Economics of SCP production. Process Biochemistry 5: 6, 1977).Table 1 * $: value in dollars * lb: weight in pounds [007] The most significant cost in SCP production is raw material (43% - 77%), followed by substrate (29% -64%) and, Finally, the overall cost of maintenance (12% - 24%). When substrate is some form of waste (WSL and bagasse), there is a change in this order: substrate (17% - 26%) and maintenance (25% - 37%) (MOO-YOUNG, M. Economics of SCP production. Biochemistry 5: 6, 1977).
[008] Para substratos não-sólidos, do total do custo de investimento, a fermentação é a maior com 43 % - 52 %, seguido pela secagem, colheita (8 % - 14 %) e a preparação do meio (1,1 % - 16 %) . Com o substrato sólido de bagaço, os dados mostram-se mais caros para a preparação de meio de cultura (22 %) , mas, no entanto, mais baratos para a secagem (4 %) (MOO-YOUNG, M, supra).For non-solid substrates, of the total investment cost, fermentation is the largest at 43% - 52%, followed by drying, harvesting (8% - 14%) and media preparation (1.1%). - 16%). With the solid bagasse substrate, the data are more expensive for the preparation of culture medium (22%), but nevertheless cheaper for drying (4%) (MOO-YOUNG, M, supra).
[009] Outros fatores que afetam a viabilidade econômica do processo da SCP, são o capital de custo, localização da fábrica, reservatório para matéria-prima e produto, e manutenção da viabilidade do produto, além do custo da matéria-prima (fontes de carbono, energia, nitrogênio e minerais nutrientes) , energia, suprimento de água, tratamento do lixo, mão-de-obra e manutenção de condições totalmente assépticas.Other factors affecting the economic viability of the SCP process are cost capital, plant location, reservoir for raw material and product, and maintenance of product viability, as well as cost of raw material (sources of carbon, energy, nitrogen and nutrient minerals), energy, water supply, waste treatment, labor and maintenance of fully aseptic conditions.
[010] O valor nutritivo do SCP varia segundo o microrganismo empregado. Componentes como: vitaminas, nitrogênio, carboidratos, ácidos graxos, componentes da parede celular, ácidos nucléicos, concentração de proteínas e aminoácidos devem ser analisados antes do produto ser utilizado para alimentação ou suplementação protéica.[010] The nutritional value of SCP varies according to the microorganism employed. Components such as vitamins, nitrogen, carbohydrates, fatty acids, cell wall components, nucleic acids, protein concentration and amino acids should be analyzed before the product is used for protein supplementation or feeding.
[011] As algas são microrganismos ricos em vitaminas A, B, C, D e E, em proteínas (40 % - 60 %), sais minerais (7 %) , ácidos graxos, clorofila e fibras, além de apresentarem uma baixa concentração de ácidos nucléicos (4 % - 6 %) (BROCK, T.D. A text book of industrial microbiology. Sunderland, M.A.: Sinauer Associates Inc., p. 306, 1989).[011] Algae are microorganisms rich in vitamins A, B, C, D and E, proteins (40% - 60%), minerals (7%), fatty acids, chlorophyll and fibers and have a low concentration. of nucleic acids (4% - 6%) (BROCK, TD A textbook of industrial microbiology. Sunderland, MA: Sinauer Associates Inc., p. 306, 1989).
[012] Enquanto as algas são ricas em todos os tipos de vitaminas, os fungos provêm somente vitaminas do complexo B e uma baixa concentração de ácidos nucléicos (9,7 %) (FRAZIER, W.C. WESTHOFF, D.C. Food microbiology. New Delhi: Tata McGraw Hill Publishing Company Limited, p. 398, 1990). Nas leveduras, o conteúdo protéico pode atingir 48 % do seu peso seco. Outros aspectos como os conteúdos de lipídeos, carboidratos e ácidos nucléicos também são analisados. Lipídeos como os ácidos linolênico, oléico e linoléico podem atingir valores de 15 %, 20 % e 40 % (SCHELL, P., AKIN, C., Functional properties of yeast grown on ethanol. J. Am. Oil Chem. Soc., 56: 82, 1979) e carboidratos podem variar entre 20 % e 35 % do peso seco, dependendo da natureza do meio utilizado para o crescimento, já a concentração de ácidos nucléicos nas leveduras pode variar de 8 % a 13 % (PHAFF, H.J., Enzymatic yeast cell wall degradation. Adv. Chem. Ser. 160: 244, 1977).[012] While algae are rich in all types of vitamins, fungi provide only B-complex vitamins and a low concentration of nucleic acids (9.7%) (FRAZIER, WC WESTHOFF, DC Food microbiology. New Delhi: Tata McGraw Hill Publishing Company Limited, 398, 1990). In yeast the protein content can reach 48% of its dry weight. Other aspects such as lipid, carbohydrate and nucleic acid contents are also analyzed. Lipids such as linolenic, oleic and linoleic acids can reach values of 15%, 20% and 40% (SCHELL, P., AKIN, C., Functional properties of yeast grown on ethanol. J. Am. Oil Chem. Soc., 56: 82, 1979) and carbohydrates may vary between 20% and 35% of dry weight, depending on the nature of the medium used for growth, whereas the concentration of nucleic acids in yeast may vary from 8% to 13% (PHAFF, HJ (Enzymatic yeast cell wall degradation (Adv. Chem. Ser. 160: 244, 1977)).
[013] SCPs provenientes de bactérias apresentam alto conteúdo protéico e alguns aminoácidos essenciais, principalmente metionina (2,2 % - 3 %) . A composição protéica das bactérias chega a 80 % do peso seco, no entanto, o conteúdo de ácidos nucléicos, especialmente RNA, é muito alto (15 % - 16 %) (SIGH, B. D. Biotechnology. New Delhi: Kalyani Publishers, p. 498, 1998).[013] SCPs from bacteria have high protein content and some essential amino acids, especially methionine (2.2% - 3%). The protein composition of bacteria reaches 80% of the dry weight, however the nucleic acid content, especially RNA, is very high (15% - 16%) (SIGH, BD Biotechnology. New Delhi: Kalyani Publishers, p. 498). , 1998).
[014] Apesar das algas serem ótima fonte de nutrientes, há algumas limitações para o consumo humano como a presença da parede celular, que não pode ser digerida devido à ausência da enzima celulase (TREHAN, K. Biotechnology. New Delhi: Wiley Eastern Limited, p. 79, 1993).[014] Although algae is a great source of nutrients, there are some limitations for human consumption such as the presence of the cell wall, which cannot be digested due to the absence of cellulase enzyme (TREHAN, K. Biotechnology. New Delhi: Wiley Eastern Limited , pp. 79, 1993).
[015] O uso de bactérias para a produção de SCP é limitado devido ao alto custo de processamento, uma vez que as células bacterianas apresentam tamanho muito pequeno e não floculam. Além deste fator, acrescentam-se o alto conteúdo de ácidos nucléicos e a barreira psicológica do uso de bactérias como fonte de alimento (TREHAN, K, supra).[015] The use of bacteria for the production of SCP is limited due to the high cost of processing as bacterial cells are very small in size and do not flocculate. In addition to this, there is the high content of nucleic acids and the psychological barrier to the use of bacteria as a food source (TREHAN, K, supra).
[016] Os ácidos nucléicos, quando ingeridos pelo homem em alta quantidade resultam no aumento do nivel plasmático de ácido úrico, o que causa um distúrbio metabólico que pode originar a uricacidemia, pedra nos rins, e gôta. Desde que os problemas decorrentes do acúmulo de ácido úrico em humanos foram identificados, vários processos têm sido desenvolvidos no intuito de eliminar ou reduzir significativamente o teor de ácidos nucléicos das SCPs.[016] Nucleic acids, when ingested by humans in large amounts, result in increased plasma level of uric acid, which causes a metabolic disorder that can lead to uricacidemia, kidney stones, and gout. Since the problems arising from the accumulation of uric acid in humans have been identified, several processes have been developed to eliminate or significantly reduce the nucleic acid content of SCPs.
[017] A Organização Mundial de Saúde estipulou que a quantidade aceitável de ácidos nucléicos para consumo humano, é de, no máximo dois gramas ao dia. Assim, o consumo de proteínas de leveduras ou bactérias não deveria ultrapassar o valor de 10 g de proteína de levedura ou bactéria em forma de biomassa celular (KAPSIOTIS, G.D., Single cell protein: Review and assessment. Food Nutr. 4: 2, 1978; SCRIMSHAW, N.S., Single cell protein for human consumption - An overview. In: Single-Cell Protein II, S.R. Tannenbaum, D.I.C. Wang, Eds., MIT Press, Cambridge, p. 24. 1975; LITCHFIELD, J.H., Food Technol. 31: 175, 1977; REED, G., Microbial biomass, single-cell protein, and other microbial products In: REED, G. (ed.) Prescott & Dunn's Industrial Microbiology 4th ed., Avi Publishing Company Inc., Westport, 1981. Chap. 13, p.541, 1981).[017] The World Health Organization has stipulated that the acceptable amount of nucleic acids for human consumption is at most two grams per day. Thus, the consumption of yeast or bacterial proteins should not exceed 10 g of yeast or bacterial protein in the form of cell biomass (KAPSIOTIS, GD, Single cell protein: Review and assessment. Food Nutr. 4: 2, 1978). SCRIMSHAW, NS, Single Cell Protein for Human Consumption - An overview In: Single Cell Protein II, SR Tannenbaum, DIC Wang, Eds., MIT Press, Cambridge, 24. 24. LITCHFIELD, JH, Food Technol. 31: 175, 1977; REED, G., Microbial biomass, single-cell protein, and other microbial products In: REED, G. (ed.) Prescott & Dunn's Industrial Microbiology 4th ed., Avi Publishing Company Inc., Westport, 1981. Chap. 13, p.541, 1981).
[018] Os tratamentos tradicionais para reduzir o conteúdo de ácidos nucléicos baseiam-se na variação de pH, seguida do aumento ou diminuição da temperatura, o que leva ao rompimento dos ácidos nucléicos. Embora a redução dos ácidos nucléicos seja obtida, no processo de purificação das proteínas das células, ocorrem perdas consideráveis de massa protéica.[018] Traditional treatments for reducing nucleic acid content are based on pH variation, followed by increasing or decreasing temperature, which leads to disruption of nucleic acids. Although reduction of nucleic acids is achieved, in the process of purification of cell proteins, considerable losses of protein mass occur.
[019] A elevação da temperatura e variação de pH (heat shock process), também se mostrou eficiente na ativação de ribonucleases endógenas, embora com resultados pouco satisfatórios (SINSKEY, A.J., TANNENBAUM, S.R., Removal of nucleic acid in SCP. In: Single Cell Protein II. S.R. Tannenbaum, D.I.C. Wang (Editors). MIT Press, Cambridge, Mass, p. 158, 1975).[019] Temperature rise and pH variation (heat shock process) has also been shown to be effective in activating endogenous ribonucleases, although with unsatisfactory results (SINSKEY, AJ, TANNENBAUM, SR, Removal of nucleic acid in SCP. Single Cell Protein II (SR Tannenbaum, DIC Wang (Editors), MIT Press, Cambridge, Mass, p. 158, 1975).
[020] Outros estudos demonstraram a utilização de um método autolitico que permitiu uma redução de 85 % do ácido nucléico presente em Candida utilis (MAUL, S.B., SINSKEY, A.J., TANNENBAUM, S.R., New process for reducing the nucleic acid content of yeast. Nature, 228: 181, 1970). Este processo, como o anterior, estimula a ação de ribonucleases, causando quebras dos ácidos nucléicos, mas, por outro lado, ativa proteases que acabam levando a uma diminuição do rendimento protéico.[020] Other studies have demonstrated the use of an autolytic method that allowed an 85% reduction in nucleic acid present in Candida utilis (MAUL, SB, SINSKEY, AJ, TANNENBAUM, SR, New Process for reducing the nucleic acid content of yeast. Nature, 228: 181, 1970). This process, like the previous one, stimulates the action of ribonucleases, causing breakdowns of nucleic acids, but, on the other hand, activates proteases that eventually lead to a decrease in protein yield.
[021] Em leveduras, os conteúdos de ácidos nucléicos também podem ser reduzidos pelo controle de sua velocidade de crescimento (SINSKEY e TANNENBAUM, 1975. supra), o que, entretanto, também diminui a produtividade. O aumento do pH pode reduzir o conteúdo de RNA (LINDBLOM, M., The influence of alkali and heat teatment on yeast protein. Biotechnol. Bioeng. 16: 1495, 1974; VANANUVAT, P., KINSELLA, J.E. Extraction of protein low in nucleic acid, from Saccharomyces fragilis grown continuously on crude lactose. J. Agric. Food Chem. 23: 216, 1975 e HEDENSKOG, G., MORGREN, H. Some methods of processing for single cell protein. Biotechnol. Bioeng. 15: 129, 1973). No entanto, este processo promove uma redução nas quantidades de cisteina, cistina e serina e conseqüente desnaturação protéica.[021] In yeast, nucleic acid contents can also be reduced by controlling their growth rate (SINSKEY and TANNENBAUM, 1975. supra), which, however, also decreases productivity. Increasing pH may reduce RNA content (LINDBLOM, M., The influence of alkali and heat treatment on yeast protein. Biotechnol. Bioeng. 16: 1495, 1974; VANANUVAT, P., KINSELLA, JE Extraction of protein low in nucleic acid, from Saccharomyces fragilis grown continuously on crude lactose J. Agric Food Chem 23: 216, 1975 and HEDENSKOG, G., MORGREN, H. Some methods of processing for single cell protein Biotechnol Bioeng 15: 129 , 1973). However, this process promotes a reduction in the amounts of cysteine, cystine and serine and consequent protein denaturation.
[022] Nos últimos anos, porém, uma estratégia interessante tem sido utilizada para a produção de SCPs com conteúdos reduzidos de ácidos nucléicos: a adição de nucleases. Estas enzimas, que têm como alvo o material genético, são adicionadas às dornas de produção de SCP no final do processo após a lise celular, ou são induzidas à atividade ainda internamente, dependendo do microrganismo.[022] In recent years, however, an interesting strategy has been used to produce SCPs with reduced nucleic acid content: the addition of nucleases. These enzymes, which target the genetic material, are added to the SCP production pathways at the end of the process after cell lysis, or are induced to activity even internally, depending on the microorganism.
[023] MARTINEZ et ai. (New insolubilized derivatives of ribonuclease and endonuclease for elimination of nucleic acids in single cell protein concentrates. Biotechnol. Appl. Biochem. 12: 643, 1990), utilizaram a ribonuclease pancreática insolúvel e a endonuclease de Staphylococcus aureus, para reduzir a porcentagem de ácido nucléico de concentrados de SCP de levedura. A hidrólise do ácido nucléico no SCP é iniciada com a ribonuclease seguida da adição do derivado da endonuclease. Este tratamento demonstrou uma redução de 5 % a 15 % de ácidos nucléicos, com uma perda de 6 % de proteínas.[023] MARTINEZ et al. (New insolubilized derivatives of ribonuclease and endonuclease for elimination of nucleic acids in single cell protein concentrates. Biotechnol. Appl. Biochem. 12: 643, 1990) used insoluble pancreatic ribonuclease and Staphylococcus aureus endonuclease to reduce the percentage of acid. nucleic acid of yeast SCP concentrates. Hydrolysis of nucleic acid in SCP is initiated with ribonuclease followed by the addition of the endonuclease derivative. This treatment demonstrated a 5% to 15% reduction in nucleic acids, with a 6% protein loss.
[024] A nuclease da bactéria Serratia marcescens, que atua inespecificamente contra DNA e RNA, também é utilizada para reduzir o teor de ácidos nucléicos de SCP. Conhecida comercialmente como Benzonase, o uso desta enzima proporcionou uma redução de 3 % a 6 % do DNA contra uma redução de 50 % do RNA, sendo a perda protéica desprezível. A hidrólise do ácido nucléico em SCP foi realizada adicionando-se Benzonase às dornas, juntamente com as linhagens de leveduras (MORENO, J.M., SANCHEZ-MONTERO, J.M., BALLESTEROS, A., SINITERRA, J.V. Hydrolysis of nuleic acids in single-cell protein concentrates using immobilized benzonase. Appl. Biochem. Biotechnol. 31: 43, 1991).[024] Serratia marcescens bacterial nuclease, which acts nonspecifically against DNA and RNA, is also used to reduce the nucleic acid content of SCP. Known commercially as Benzonase, the use of this enzyme provided a 3% to 6% reduction in DNA against a 50% reduction in RNA, with negligible protein loss. Hydrolysis of nucleic acid in SCP was performed by adding Benzonase to the dorns, along with yeast strains (MORENO, JM, SANCHEZ-MONTERO, JM, BALLESTEROS, A., SINITERRA, JV. concentrates using immobilized benzonase (Appl. Biochem. Biotechnol. 31: 43, 1991).
[025] Em BALAN, A. F., Sistema suicida para leveduras baseado na degradação do material genético visando biossegurança. Tese de Doutorado, Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo. p. 180, 1999, foi construída uma linhagem de Saccharomyces cerevisiae, que produz a nuclease de Serratia marcescens internamente e de forma controlada, a partir da expressão do gene nucA, inserido em um plasmídio epissomal bifuncional bactéria-levedura. Esta nuclease mostrou-se capaz de provocar cortes de dupla-fita em moléculas de DNA "in vitro" e "in vivo" inespecificamente, de forma que as leveduras que carregam o plasmídio com o gene da nuclease morrem, podendo ser liberadas no meio ambiente sem riscos de transferência genética horizontal para outros organismos. Estes resultados abriram a perspectiva de desenvolver um sistema de biossegurança, porém mostraram uma baixa estabilidade do transgene produzido pelo processo descrito.[025] In BALAN, A. F., Suicidal yeast system based on degradation of genetic material for biosafety. Doctoral Thesis, Institute of Biomedical Sciences, University of São Paulo. P. 180, 1999, a strain of Saccharomyces cerevisiae was constructed, which produces the serratia marcescens nuclease internally and in a controlled manner from the expression of the nucA gene inserted into a yeast bacterial episomal plasmid. This nuclease has been shown to be able to nonspecifically "in vitro" and "in vivo" double-stranded DNA molecules so that yeast carrying plasmid with the nuclease gene die and can be released into the environment. without risks of horizontal genetic transfer to other organisms. These results opened the prospect of developing a biosafety system, but showed a low stability of the transgene produced by the described process.
[026] Os sistemas de expressão de proteinas heterólogas a partir de fusão gênica permitem a obtenção de altos niveis de proteinas heterólogas, que podem ser secretadas para o meio ou mantidas dentro da célula.[026] Heterologous protein expression systems from gene fusion allow high levels of heterologous proteins to be obtained which can be secreted into the medium or maintained within the cell.
[027] O principal sistema para a secreção de proteinas heterólogas produzidas por S. cerevisiae utiliza a seqüência sinal do feromônio ou fator alfa da própria levedura (BRAKE, A.J. Secretion of heterologous proteins directed by the yeast α-Factor leader. In: BARR, P.J., BRAKE, A., VALENZUELA, P. (eds). Yeast Genetic Engineering. Butterworth, Boston, p. 269, 1989; KURJAN, J., HERKOWITZ, I. Structure of a yeast pheromone gene (MF a): a putative precursor contains four tandem copies of mature a-factor. Cell 30: 933, 1982). Neste sistema, o gene desejado é clonado sob a forma de fusão gênica com a seqüência que codifica o peptidio sinal do fator alfa, logo após o sitio de divagem (BRAKE, A.J., MERRYWEATHER, J.P., COIT, D.G., HEBERLEIN, U.A., MASIARZ, F.R., MULLENBACH, G.T., URDEA, M.S., VALENZUELA, P., BARR, P.J. a-Factor-directed synthesis and secretion of mature foreign proteins in Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sei.USA 81: 4642, 1984).[027] The major system for the secretion of heterologous proteins produced by S. cerevisiae utilizes the pheromone signal sequence or alpha factor of the yeast itself (BRAKE, AJ Secretion of heterologous proteins directed by the yeast α-Factor leader. PJ, BRAKE, A., VALENZUELA, P. (eds) Yeast Genetic Engineering Butterworth, Boston, 269, 1989; KURJAN, J., HERKOWITZ, I. Structure of a yeast pheromone gene (MF a): a putative precursor contains four tandem copies of mature a-factor (Cell 30: 933, 1982). In this system, the desired gene is cloned in the form of gene fusion with the sequence encoding the alpha factor signal peptide immediately after the dividing site (BRAKE, AJ, MERRYWEATHER, JP, COIT, DG, HEBERLEIN, UA, MASIARZ). , FR, MULLENBACH, GT, URDEA, MS, VALENZUELA, P., BARR, PJ (Factor-directed synthesis and secretion of mature foreign proteins in Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 4642, 1984) .
[028] Outro sistema que se aproveita da expressão das proteínas de fusão, foi construído por SABIN, E.A., LEE-NG, C.T., SHUSTER, J.R., BARR, P.J. High-level expression and in vivo processing of chimeric ubiquitin fusion proteins in Saccharomyces cerevisiae. Bio/Technology. 7: 705, 1989, e se baseia no processamento in vivo de proteínas quiméricas, entre a ubiquitina da levedura (amino-terminal) e a proteína heteróloga (carboxi-terminal), através da enzima ubiquitina-hidrolase, altamente específica para a seqüência Arg-Gly-Gly da extremidade carboxi-terminal da própria ubiquitina (VARSHAVSKY, A., BACHAMAIR, A., FINLEY, D., GONDA, D., WUNNING, I. Targeting of proteins for degradation. In: BARR, P.J., BRAKE, A. e VALENZUELA, P. eds. Yeast Genetic Engineering. Butterworth, Boston, p. 109, 1989).[028] Another system that takes advantage of fusion protein expression was built by SABIN, EA, LEE-NG, CT, SHUSTER, JR, BARR, PJ. High-level expression and in vivo processing of chimeric ubiquitin fusion proteins in Saccharomyces. cerevisiae. Bio / Technology. 7: 705, 1989, and is based on the in vivo processing of chimeric proteins between yeast ubiquitin (amino terminal) and heterologous protein (carboxy terminal) via the highly ubiquitin hydrolase enzyme specific for the Arg sequence Gly-Gly from the carboxy terminal end of ubiquitin itself (VARSHAVSKY, A., BACHAMAIR, A., FINLEY, D., GONDA, D., WUNNING, I. Targeting of proteins for degradation. In: BARR, PJ, BRAKE , A. and VALENZUELA, P. eds., Yeast Genetic Engineering (Butterworth, Boston, p. 109, 1989).
[029] Este sistema foi inicialmente utilizado por VARSHAVSKY et al. (1989, supra) para a produção de proteínas recombinantes com cada um dos diferentes resíduos de aminoácidos em suas extremidades amino.[029] This system was initially used by VARSHAVSKY et al. (1989, supra) for producing recombinant proteins with each of the different amino acid residues at their amino ends.
[030] Posteriormente, descobriu-se que este sistema pode levar a niveis muitos elevados de expressão de proteínas heterólogas processadas (SABIN et al., 1989, supra). Inicialmente obteve-se a expressão em altos níveis, de gama interferon humano e do inibidor da alfa 1- proteinase, que possuíam extremidades amino iguais às proteínas autênticas. Foram também expressas através deste sistema diversas regiões das proteínas do envelope e da integrase do HIV (BARR, P.J., POWER, M.D., LEE-NG, C.T., GIBSON, H.L., LUCIW, P.A. Expression of active human immunodefficiency virus reverse transcriptase in Saccharomyces cerevisiae. Bio/Technology. 5: 486, 1987).Subsequently, it has been found that this system may lead to very high levels of expression of processed heterologous proteins (SABIN et al., 1989, supra). Initially, high-level expression of human interferon gamma and alpha 1-proteinase inhibitor was obtained, which had amino ends equal to the authentic proteins. Several regions of HIV envelope and integrase proteins (BARR, PJ, POWER, MD, LEE-NG, CT, GIBSON, HL, LUCIW, PA were also expressed through this system. Expression of active human immunodefficiency virus reverse transcriptase in Saccharomyces cerevisiae Bio / Technology 5: 486, 1987).
[031] As primeiras proteínas recombinantes foram obtidas na levedura utilizando-se promotores de genes que codificam enzimas da via glicolítica, como é o caso da produção do alfa interferon humano utilizando o promotor do gene da álcool desidrogenase I (ADH1) (HITZEMAN, R.A., HAGIE, F.E., LEVINE, H.L., GOEDDEL, D.V., AMMERER, G., HALL, B.D. Expression of a human gene for interferon in yeast. Nature 293: 717, 1981).The first recombinant proteins were obtained in yeast using gene promoters encoding glycolytic pathway enzymes, such as the production of human alpha interferon using the alcohol dehydrogenase I (ADH1) gene promoter (HITZEMAN, RA , HAGIE, FE, LEVINE, HL, GOEDDEL, DV, AMMERER, G., HALL, BD Expression of a human gene for interferon in yeast (Nature 293: 717, 1981).
[032] O promotor PGK, do gene da fosfoglicerato quinase, foi utilizado para a produção de proteínas heterólogas (TUITE, M.F., DOBSON, M.J., ROBERTS, N.A., KING, R.M., BURK, D.C., KINGSMAN, S.M., KINGSMAN, A.J. Regulated high efficiency expression of human interferon in Saccharomyces cerevisiae. EMBO J. 1: 603, 1982; CHANG, C.N., MATTEUCCI, M. , PERRY, L.J., WULF, J.J., CHEN, C.I., HITZEMANN, R.A. Saccharomyces cerevisiae secretes and correctly processes human interferon hybrid proteins containing yeast invertase signal peptides. Mol. Cel. Biol. 6: 1812, 1986) com níveis de expressão semelhantes aos obtidos com o promotor ADH1. Sistemas baseados mo controle pelo promotor do gene da gliceraldeído 3-fosfato-desidrogenase (GAPDH) (BITTER, G.A., EGAN, K.E. Expresion of heterologous genes in Saccharomyces cerevisiae from vectors utilizing the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene promotor. Gene 32: 263, 1984), permitiram a expressão da timidina-quinase do Herpes vírus (ZHU, X. L., WARD, C., WEISSBACH, A. Control of Herpes simplex virus thymidine kinase gene expression in Saccharomyces cerevisiae by yeast promoter sequence. Mol. Gen. Genet. 194: 31, 1984) e transcriptase reversa do HIV (BARR et al., supra).[032] The phosphoglycerate kinase gene PGK promoter was used for the production of heterologous proteins (TUITE, MF, DOBSON, MJ, ROBERTS, NA, KING, RM, BURK, DC, KINGSMAN, SM, KINGSMAN, AJ Regulated. high efficiency expression of human interferon in Saccharomyces cerevisiae EMBO J. 1: 603, 1982; CHANG, CN, MATTEUCCI, M., PERRY, LJ, WULF, JJ, CHEN, CI, HITZEMANN, RA Saccharomyces cerevisiae secretes and correctly human processes interferon hybrid proteins containing yeast invertase signal peptides (Mol. Cel. Biol. 6: 1812, 1986) with expression levels similar to those obtained with the ADH1 promoter. Systems based on control by the glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) promoter gene (BITTER, GA, EGAN, KE Expression of heterologous genes in Saccharomyces cerevisiae using vectors the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase promoter gene. Gene 32: 263 , 1984), allowed the expression of Herpes virus thymidine kinase (ZHU, XL, WARD, C., WEISSBACH, A. Control of Herpes simplex virus thymidine kinase gene expression in Saccharomyces cerevisiae by yeast promoter sequence. Mol. Gen. Genet 194: 31, 1984) and HIV reverse transcriptase (BARR et al., Supra).
[033] Altos níveis de expressão são obtidos quando pequenas porções derivadas destes promotores são utilizadas (ROSENBERG, S., COIT, F., TEKAMP-OLSON, P. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase derived expression cassettes for constitutive synthesis of heterologous proteins. Meth. Enzymol. 185: 341, 1990). Baseados nestas características foram construídos promotores híbridos contendo regiões do promotor GAPDH e regiões reguladoras de promotores indutíveis como GAL1 (BITTER, G.A., EGAN, K.E. Expression of interferon- from hybrid yeast GPD promotors containing upstream regulatory sequences from GAL1-GAL10 intergenic region. Gene 69: 193, 1988), GAL7 (WAGENBACH, M., 0'R0URKE, K., VITEZ, L., WIECZOREK, A., HOFFMAN, S., DURFEE, S., TEDESCO, J., STETLER, G. Synthesis of wild type and mutant hemoglobins in Saccharomyces cerevisiae. Bio/Technology. 9: 57, 1991) e ADH2 (COUSENS, L.S., SHUSTER, J., GALLEGOS, C., KU, L., STEMPIEN, M.M., URDEA, M.S., SANCHEZ-PESCADOR, R., TAYLOR, A., TEKAMP-OLSON, P. High-level expression of proinsulin in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Gene 61: 265, 1987).High levels of expression are obtained when small portions derived from these promoters are used (ROSENBERG, S., COIT, F., TEKAMP-OLSON, P. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase derived expression cassettes for constitutive synthesis of heterologous proteins. Meth, Enzymol, 185: 341, 1990). Based on these characteristics hybrid promoters were constructed containing GAPDH promoter regions and inducible promoter regulatory regions such as GAL1 (BITTER, GA, EGAN, KE Expression of interferon-from hybrid yeast GPD promoters containing upstream regulatory sequences from GAL1-GAL10 intergenic region. Gene 69 : 193, 1988), GAL7 (WAGENBACH, M., O'RORURKE, K., VITEZ, L., WIECZOREK, A., HOFFMAN, S., DURFEE, S., TEDESCO, J., STELER, G. Synthesis of wild type and mutant hemoglobins in Saccharomyces cerevisiae. Bio / Technology. 9: 57, 1991) and ADH2 (COUSENS, LS, SHUSTER, J., GALLEGOS, C., KU, L., STEMPIEN, MM, URDEA, MS, SANCHEZ-FISHERMAN, R., TAYLOR, A., TEKAMP-OLSON, P. High-level expression of proinsulin in the yeast Saccharomyces cerevisiae Gene 61: 265, 1987).
[034] A levedura S. cerevisiae possui quatro isoenzimas da álcool desidrogenase: ADHI, ADHII (CIRIACY, M., Isolation and characterization of further cis and trans acting regulatory elements involved in the synthesis of the glucose repressible alcohol dehidrogenase (ADHII) in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Gen. Genet. 176: 427, 1979), ADHIII (YOUNG, E.T., PILGRIM, D.B., Isolation and DNA sequence of ADH3, a nuclear gene encoding the mitochondrial enzyme of alcohol-dehidrogenase in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell. Biol. 5: 3024, 1985) e ADHIV (PAQUIN, C.E., WILLIAMSON, V.M. Ty insertion at two loci account for most of the spontaneous antimycin A resistance mutations during growth at 15 °C of a Saccharomyces cerevisiae strain lacking alcohol-dehydrogenase I. Mol. Cell. Biol. 6: 70, 1986). A grande vantagem da utilização do promotor ADH2 é que ele é reprimido na presença de glicose, sendo a sua atividade induzida cerca de 100 vezes com o consumo total de todas as fontes fermentáveis de carbono (LUTSTORF, U., MEGNET, R. Multiple forms of alcohol dehydrogenase in Saccharomyces cerevisiae. Arch. Biochem. Biophys. 126: 933, 1968). Na região reguladora deste gene, foi encontrada uma seqüência palindrômica de 22pb (RUSSEL, D.W., SMITH, M., WILLIAMSON, V.M., YOUNG, E.T. Nucleotide sequence of the yeast alcohol dehydrogenase II gene. J. Biol. Chem. 258: 2674, 1983), que foi identificada como UAS (Upstream Activation Site), que é responsável pela indução do gene ADH2 em células crescidas na ausência de glicose.[034] S. cerevisiae yeast has four alcohol dehydrogenase isoenzymes: ADHI, ADHII (CIRIACY, M., Isolation and characterization of further cis and trans acting regulatory elements involved in the synthesis of the repressible alcohol dehydrogenase (ADHII) in Saccharomyces Gen. Gen. 176: 427, 1979), ADHIII (YOUNG, ET, PILGRIM, DB, Isolation and DNA sequence of ADH3, a nuclear gene encoding the mitochondrial enzyme of alcohol-dehydrogenase in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell Biol. 5: 3024, 1985) and ADHIV (PAQUIN, CE, WILLIAMSON, VM Ty insertion at two sites for most of the spontaneous antimycin Resistance mutations during growth at 15 ° C of a Saccharomyces cerevisiae strain lacking alcohol-dehydrogenase I Mol. Cell. Biol. 6: 70, 1986). The great advantage of using the ADH2 promoter is that it is repressed in the presence of glucose, its activity being induced about 100 times with the total consumption of all fermentable carbon sources (LUTSTORF, U., MEGNET, R. Multiple forms of alcohol dehydrogenase in Saccharomyces cerevisiae (Arch. Biochem. Biophys. 126: 933, 1968). In the regulatory region of this gene, a 22bp palindromic sequence was found (RUSSEL, DW, SMITH, M., WILLIAMSON, VM, YOUNG, ET Nucleotide sequence of the yeast alcohol dehydrogenase II gene. J. Biol. Chem. 258: 2674, 1983), which was identified as UAS (Upstream Activation Site), which is responsible for the induction of the ADH2 gene in cells grown in the absence of glucose.
[035] Os genes necessários para a indução do ADH2 foram identificados e pertencem a dois tipos diferentes, sendo alguns específicos para a expressão do ADH2 e outros, necessários para a expressão de outros genes reprimidos pela glicose (SHUSTER, J.R. Regulated transcriptional systems for the production of proteins in yeast: Regulation by carbon source. In: BARR, P.J., BRAKE, A., VALENZÜELA, P. Yeast Genetic Engineering. Butterworth, Boston, p. 83, 1989).The genes required for the induction of ADH2 have been identified and belong to two different types, some specific for the expression of ADH2 and others necessary for the expression of other glucose-suppressed genes (SHUSTER, JR Regulated transcriptional systems for the production of proteins in yeast: Regulation by carbon source In: BARR, PJ, BRAKE, A., VALENZÜELA, P. Yeast Genetic Engineering (Butterworth, Boston, p. 83, 1989).
[036] Os produtos dos genes ADR1, ADR6 e ADR4 são responsáveis pela ação específica no promotor do gene ADH2. Para o gene ADR1 são encontrados dois tipos de mutantes, a forma recessiva adr1, incapaz de induzir ADH2 e a forma dominante ADR1C, com níveis basais elevados de produção de ADHII na presença de glicose. Mutantes ADR1C também produzem mais ADHII em meios com fontes de carbono não fermentáveis em comparação com linhagens selvagens (SHUSTER, 1989, supra).The ADR1, ADR6 and ADR4 gene products are responsible for the specific action on the ADH2 gene promoter. For the ADR1 gene, two types of mutants are found, the recessive adr1 form, unable to induce ADH2 and the dominant form ADR1C, with high baseline levels of ADHII production in the presence of glucose. ADR1C mutants also produce more ADHII in non-fermentable carbon source media compared to wild lines (SHUSTER, 1989, supra).
[037] O gene ADRl é constitutivo (DENIS, C.L., GALLO, C. Constitutive RNA synthesis for the yeast activator ADRl and Identification of the ADR1-5C mutation: Implications in post-translational control of ADRl. Mol. Cell. Biol. 6: 4026, 1986) e a atividade da proteína ADRl é regulada pela proteína quinase dependente de AMP cíclico (CHERRY, J.R., JOHNSON, T.R., DOLLARD, C.A., SHUSTER, J.R., DENIS, C.L. Cyclic AMP-Dependent protein kinase phosphorylates and inactivates the yeast transcriptional activator ADRl. Cell 56: 409, 1989). Mutantes ADR1C apresentam alterações no modo de fosforilação da proteína ADRl. A interação desta proteína com a seqüência de 22 pb correspondente à UASadm já foi demonstrada (EISEN, A., TAYLOR, W.E., BLUMBERG, H., YOUNG, E.T. The yeast regulatory protein ADRl binds in a zinc dependent manner to the regulatory upstream activating sequence of ADH2. Mol. Cell. Biol. 8: 4552, 1988).[037] The ADR1 gene is constitutive (DENIS, CL, GALLO, C. Constitutive RNA synthesis for the yeast activator ADR1 and Identification of the ADR1-5C mutation: Implications in post-translational control of ADR1. Mol. Cell. Biol. 6 : 4026, 1986) and ADR1 protein activity is regulated by cyclic AMP-dependent protein kinase (CHERRY, JR, JOHNSON, TR, DOLLARD, CA, SHUSTER, JR, DENIS, CL Cyclic AMP-dependent protein kinase phosphorylates and inactivates the transcriptional activator ADR1 Cell 56: 409, 1989). ADR1C mutants show alterations in the ADR1 protein phosphorylation mode. The interaction of this protein with the 22 bp sequence corresponding to the UASadm has already been demonstrated (EISEN, A., TAYLOR, WE, BLUMBERG, H., YOUNG, ET. The yeast regulatory protein ADR1 binds in a zinc dependent manner to the regulatory upstream activating sequence of ADH2, Mol. Cell. Biol. 8: 4552, 1988).
[038] Outro ativador de transcrição de ADH2 é o gene ADR6, embora seu mecanismo de ação não tenha sido totalmente esclarecido (TAGUSHI, A.K.W., YOUNG, E.T. The cloning and mapping of ADR6, a gene required for sporulation and for expression of the alcohol-dehydrogenase II isozyme for Saccharomyces cerevisiae. Genetics 116: 531, 1987). 0 gene ADR4 participa da ativação de ADH2 dependente de ADR1 (CIRIACY, 1979, supra).[038] Another ADH2 transcriptional activator is the ADR6 gene, although its mechanism of action has not been fully clarified (TAGUSHI, AKW, YOUNG, ET The cloning and mapping of ADR6, the gene required for sporulation and expression of the alcohol -dehydrogenase II isozyme for Saccharomyces cerevisiae (Genetics 116: 531, 1987). The ADR4 gene participates in ADR1-dependent ADH2 activation (CIRIACY, 1979, supra).
[039] A identificação das regiões reguladoras UAS do promotor ADH2 permitiu a utilização de segmentos deste promotor para a regulação da expressão de proteínas heterólogas contendo estes UASADH2. A primeira utilização deste promotor na produção de uma proteína heteróloga envolveu a síntese e secreção do fator de crescimento epitelial humano (hEGF), utilizando a seqüência do líder do fator alfa (SHUSTER, J.R. Regulated gene expression heterologous proteins in yeast. In: STEWART, G.G., RUSSEL, I., KLEIN, R.D., HIEBSCH, R.R. eds. Biological Research of Industrial Yeast II CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. p. 19, 1987).The identification of the UAS regulatory regions of the ADH2 promoter allowed the use of segments of this promoter for the regulation of the expression of heterologous proteins containing these UASADH2. The first use of this promoter in the production of a heterologous protein involved the synthesis and secretion of human epithelial growth factor (hEGF) using the alpha factor leader sequence (SHUSTER, JR Regulated gene expression heterologous proteins in yeast.) In: STEWART, GG, RUSSEL, I., KLEIN, RD, HIEBSCH, RR Biological Research of Industrial Yeast II (CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, p. 19, 1987).
[040] Visando aumentar o rendimento da produção de proteínas heterólogas, foram construídos promotores híbridos contendo o UASAdh2 em fusão com diferentes promotores de genes da via glicolítica, que apresentam maior eficiência de transcrição.In order to increase the yield of heterologous protein production, hybrid promoters containing UASAdh2 were fused with different glycolytic pathway gene promoters, which have higher transcription efficiency.
[041] Destaca-se, em particular, o promotor híbrido ADH2/GAPDH, descrito por COUSENS et ai. (1987, supra) para a síntese de insulina humana, que vem sendo muito utilizado na síntese de diversas proteínas recombinantes, como por exemplo, o AgHBs e outros antígenos virais (VALENZUELA, P., MEDINA, A., RUTTER W.J., AMMERER, G., HALL, B.D. Synthesis and assembly of hepatitis B virus surface antigen particles in yeast. Nature 2: 374, 1982). 0 promotor híbrido ADH2/GAPDH está sujeito à repressão pela glicose devido à seqüência UASADH2· Este controle regulatório apresenta vantagens sobre outros sistemas de expressão em S. cerevisiae, como por exemplo, GAL1,10 (GUARENTE, L., YOCUM, R.R., GIFFORD, P. A GAL10::CYC1 Hybrid yeast promoter identifies the GAL4 regulatory region as an upstream site. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 79: 7410, 1982), PH05 (BOSTIAN, K.A., LEMICE, J.M., CANNON, L.E., HALVORSON, H.O. Physiological control of repressible phosphatase gene transcripts in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell. Biol. 3: 839, 1983), porque neste sistema, não é necessária a adição de um indutor externo para induzir a expressão da proteína heteróloga, que ocorre espontaneamente assim que toda a glicose do meio tiver sido consumida, tornando o processo muito mais simples e mais barato. Finalmente, a desrepressão do ADH2 não requer linhagens hospedeiras específicas ou mutações (COUSENS et al., 1987, supra), embora algumas mutações possam potencializar o sistema.In particular, the hybrid promoter ADH2 / GAPDH, described by COUSENS et al. (1987, supra) for the synthesis of human insulin, which has been widely used in the synthesis of various recombinant proteins, such as HBsAg and other viral antigens (VALENZUELA, P., MEDINA, A., RUTTER WJ, AMMERER, G., HALL, BD Synthesis and assembly of hepatitis B virus surface antigen particles in yeast (Nature 2: 374, 1982). The ADH2 / GAPDH hybrid promoter is subject to glucose repression due to the UASADH2 sequence. This regulatory control has advantages over other expression systems in S. cerevisiae, such as GAL1,10 (GUARENTE, L., YOCUM, RR, GIFFORD , P. A GAL10 :: CYC1 Hybrid yeast promoter identifies the GAL4 regulatory region as an upstream site Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79: 7410, 1982), PH05 (BOSTIAN, KA, LEMICE, JM, CANNON, LE , HALVORSON, HO Physiological control of repressible phosphatase gene transcripts in Saccharomyces cerevisiae (Mol. Cell. Biol. 3: 839, 1983), because in this system, the addition of an external inducer is not necessary to induce the expression of the heterologous protein, which It occurs spontaneously once all the glucose in the medium has been consumed, making the process much simpler and cheaper. Finally, ADH2 derepression does not require specific host lineages or mutations (COUSENS et al., 1987, supra), although some mutations may potentiate the system.
[042] Em geral, como os sistemas de expressão utilizam plasmídios mantidos em alto número de cópias por célula, é importante manter um equilíbrio entre os UAS e suas respectivas proteínas ativadoras, evitando um provável efeito limitante decorrente da insuficiência do ativador (IRANI, M., TAYLOR, W.E., YOUNG, E.T. Transcription of the ADHII gene in Saccharomyces cerevisiae is limited by positive factors that bind competitively to its intact promoter region on multicopy plasmids. Mol. Cell. Biol. 7: 1233, 1987) . No caso da expressão utilizando-se ΌΑΞαοης é recomendável, portanto, a superexpressão de ADR1, o que pode ser obtido pela adição de uma cópia de ADR1 ao vetor de expressão ou pela integração de múltiplas cópias deste gene no genoma do hospedeiro, ou ainda pela integração de uma cópia deste gene no genoma, porém submetida à regulação de um promotor forte (SHUSTER, 1989, supra).[042] In general, because expression systems use high copy number plasmids per cell, it is important to maintain a balance between UAS and their activating proteins, avoiding a likely limiting effect due to activator insufficiency (IRANI, M , TAYLOR, WE, YOUNG, ET Transcription of the ADHII gene in Saccharomyces cerevisiae is limited by positive factors that bind competitively to its intact promoter region on multicopy plasmids. Mol. Cell. Biol. 7: 1233, 1987). In the case of expression using ΌΑΞαοης, therefore, overexpression of ADR1 is recommended, which can be obtained by adding one copy of ADR1 to the expression vector or by integrating multiple copies of this gene into the host genome, or by integration of a copy of this gene into the genome but subjected to regulation of a strong promoter (SHUSTER, 1989, supra).
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[043] Figura 1: Representação esquemática da construção do vetor pUCC Nuc e obtenção do fragmento CNC para integração no genoma de Saccharomyces cerevisiae.[043] Figure 1: Schematic representation of the construction of the pUCC Nuc vector and obtaining the CNC fragment for integration into the Saccharomyces cerevisiae genome.
[044] Figura 2: Digestão do plasmidio pUbNuc com as enzimas Smal e NruI, para obtenção do cassete de expressão. 1. pübNuc não clivado, 2. pübNuc clivado com Smal/NruI, 3. ÀHind (50 ng/pL) [045] Figura 3: Confirmação da construção do plasmidio pUCCNuc - 1. pUCCNuc não clivado, 2. pUCC Nuc linearizado com EcoRV, 3. pUCC Nuc digerido com HindIII (a seta mostra o fragmento integrativo CNC de 4540 pb) , 4. pUCC Nuc digerido com Sall, 5. XHind (50 ng/pL) [046] Figura 4: Reação de PCR para confirmação da integração do fragmento CNC por recombinação no cromossomo V das linhagens transformadas - 1. ÀHind (50 ng/pL), 2. S288C/CNC, 3. PE2-CNC, 4. JSC302/CNC, 5. XHind (50 ng/pL) [047] Figura 5: Consumo de glicose ao longo do crescimento celular de diferentes linhagens da levedura Saccharomyces cerevisiae [048] Figura 6-A: Curva de sobrevivência da linhagem S288C/CNC em meio YPD2%.[044] Figure 2: Digestion of plasmid pUbNuc with Smal and NruI enzymes to obtain expression cassette. 1. non-cleaved pübNuc, 2. Smal / NruI cleaved pübNuc, 3. ÀHind (50 ng / pL) [045] Figure 3: Confirmation of plasmid construction pUCCNuc - 1. pUCCNuc uncleaved, 2. pUCC EcoRV linearized Nuc , 3. HindIII-digested pUCC Nuc (arrow shows 4540 bp CNC integrative fragment), 4. Sall-digested pUCC 5. XHind (50 ng / pL) [046] Figure 4: PCR reaction for confirmation of integration of the recombination CNC fragment into the V chromosome of transformed lines - 1. ÀHind (50 ng / pL), 2. S288C / CNC, 3. PE2-CNC, 4. JSC302 / CNC, 5. XHind (50 ng / pL) [047] Figure 5: Glucose consumption along the cell growth of different yeast strains Saccharomyces cerevisiae [048] Figure 6-A: Survival curve of S288C / CNC strain in YPD2% medium.
[049] Figura 6-B: Curva de sobrevivência da linhagem PE-2/CNC em meio YPD2%.[049] Figure 6-B: Survival curve of the PE-2 / CNC strain in YPD2% medium.
[050] Figura 6-C: Curva de sobrevivência da linhagem JSC302/CNC em meio YPD2%.[050] Figure 6-C: Survival curve of JSC302 / CNC strain in YPD2% medium.
[051] Figura 7: Resultado da Reação de PCR para certificação da presença do fragmento CNC integrado em diferentes transformantes da levedura S. cerevisiae - 1. XHind (50 ng/pL), 2. S288C/CNC, 3. PE-2/CNC, 4. JSC302/CNC, 5. Controle negativo, 6. XHind (50 ng/pL) [052] Figura 8: Massa seca dos diferentes transformantes e seus controles em função do tempo.[051] Figure 7: PCR Reaction Result to certify presence of integrated CNC fragment in different S. cerevisiae yeast transformants - 1. XHind (50 ng / pL), 2. S288C / CNC, 3. PE-2 / CNC, 4. JSC302 / CNC, 5. Negative Control, 6. XHind (50 ng / pL) [052] Figure 8: Dry mass of the different transformants and their controls as a function of time.
[053] Figura 9: Conteúdo de DNA de fita dupla (dsDNA) das linhagens transformadas e seus controles em função do tempo.[053] Figure 9: Double-stranded DNA (dsDNA) content of transformed strains and their controls as a function of time.
[054] Figura 10: Concentração protéica das linhagens transformadas e seus controles.[054] Figure 10: Protein concentration of transformed strains and their controls.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃODESCRIPTION OF THE INVENTION
[055] A presente invenção tem por objetivo principal prover um processo para redução do conteúdo de ácidos nucléicos de proteína de célula única por meio da expressão de uma nuclease heteróloga, do vetor de expressão e da cepa transgênica. Assim, este processo visa estabilizar o sistema de expressão para leveduras, constituído do promotor híbrido ADH2/GAPDH e do gene nucA da bactéria Serratia marcescens por meio de integração cromossômica na levedura, compreendendo as seguintes etapas: (a) Construção do plasmídio intermediário pUCCNuc; (b) Obtenção do fragmento integrativo CNC contendo o cassete de expressão do gene nucA de Serratia marcescens; (c) Transformação da levedura com o fragmento integrativo CNC; (d) Seleção dos transformantes de levedura apresentando estabilidade da produção da nuclease de Serratia marcescens.[055] The present invention has as its main object to provide a process for reducing the single cell protein nucleic acid content by expressing a heterologous nuclease, the expression vector and the transgenic strain. Thus, this process aims to stabilize the yeast expression system, consisting of the ADH2 / GAPDH hybrid promoter and the Serratia marcescens bacterium nucA gene by chromosomal integration into the yeast, comprising the following steps: (a) Construction of the pUCCNuc intermediate plasmid; (b) Obtaining the CNC integrative fragment containing the Serratia marcescens nucA gene expression cassette; (c) Yeast transformation with the CNC integrative fragment; (d) Selection of yeast transformants showing stability of Serratia marcescens nuclease production.
[056] A presente invenção procurou desenvolver um sistema para tornar a levedura Saccharomyces cerevisiae capaz de auto-degradar ácidos nucléicos, de forma não especifica, com o objetivo de reduzir o conteúdo de DNA e RNA no produto final de SCP.[056] The present invention has sought to develop a system for rendering Saccharomyces cerevisiae yeast capable of non-specifically self-degrading nucleic acids with the aim of reducing the DNA and RNA content in the SCP end product.
[057] Para este fim, o cassete de expressão contendo o gene da nuclease da bactéria Serratia marcescens sob o controle do promotor ADH2/GAPDH de S. cerevisiae, foi clonado no plasmidio pUCC, descrito por CAMARGO, M.E., Sistema para transformação de leveduras industriais e detecção de atividade recombinogênica. Tese de Doutorado. ICB-USP, p. 97, 2000 (Figura 1).To this end, the expression cassette containing the serratia marcescens bacterium nuclease gene under the control of the S. cerevisiae ADH2 / GAPDH promoter was cloned into the pUCC plasmid, described by CAMARGO, ME, Yeast Transformation System and detection of recombinogenic activity. Doctoral thesis. ICB-USP, e.g. 97, 2000 (Figure 1).
[058] A atividade do promotor ADH2 é reprimida por glicose (DENIS, C.L., FERGUSON, J. e YOUNG, E.T. mRNA leveis for the fermentative alcohol dehidrogenase of Saccharomyces cerevisiae decrease upon growth on a fermentable carbon source. J. Biol. Chem. 258: 1165, 1983; COUSENS et al., 1987, supra), de tal modo que a levedura pode alcançar o máximo crescimento celular e por conseqüência produzir uma grande quantidade de massa protéica antes que o gene da nuclease bacteriana seja expresso e provoque a sua morte. O aspecto principal deste sistema é a destruição do material genético da levedura por ação da nuclease, o que irá impedir a formação dos complexos nucleoprotéicos normalmente produzidos no momento da lise celular para o processamento de SCP.[058] ADH2 promoter activity is suppressed by glucose (DENIS, CL, FERGUSON, J. and YOUNG, ET mRNAs for the fermentative alcohol dehydrogenase of Saccharomyces cerevisiae decrease on growth on a fermentable carbon source. J. Biol. Chem. 258: 1165, 1983; COUSENS et al., 1987, supra), so that yeast can achieve maximum cell growth and therefore produce a large amount of protein mass before the bacterial nuclease gene is expressed and causes the yeast to grow. your death. The main aspect of this system is the destruction of nuclease yeast genetic material, which will prevent the formation of nucleoprotein complexes normally produced at the time of cell lysis for SCP processing.
[059] Para a construção do plasmidio de interesse, pUCCNuc, partiu-se do plasmidio püb Nuc, construído por BALAN (1999, supra), que é portador de uma forma truncada do gene nucA da bactéria S. marcescens, destituída da seqüência codificadora do peptídeo-sinal. Esta versão truncada do gene nucA está sob o controle de transcrição do promotor híbrido ADH2/GAPDH de S. cerevisiae, de modo que o gene nucA só será expresso quando não houver glicose no meio de cultura da levedura. Como plasmídio intermediário, foi utilizado o plasmídio pUCC (CAMARGO, 2000, supra).For the construction of the plasmid of interest, pUCCNuc, we started from the plasmid püb Nuc, constructed by BALAN (1999, supra), which carries a truncated form of the S. marcescens bacterium nucA gene, devoid of the coding sequence. of the signal peptide. This truncated version of the nucA gene is under transcription control of the S. cerevisiae hybrid promoter ADH2 / GAPDH, so that the nucA gene will only be expressed when there is no glucose in the yeast culture medium. As intermediate plasmid, plasmid pUCC was used (CAMARGO, 2000, supra).
[060] Há grande vantagem na utilização de um plasmídio que apresente a capacidade de se integrar no genoma da levedura hospedeira, uma vez que fica minimizado o problema da perda de plasmídios ao longo das divisões celulares e a informação heteróloga permanece de forma estável no genoma do organismo durante inúmeras gerações.[060] There is a great advantage in using a plasmid that has the ability to integrate into the host yeast genome as the problem of plasmid loss across cell divisions is minimized and heterologous information remains stable in the genome. of the organism for countless generations.
[061] Uma segunda vantagem do sistema empregado na presente invenção advém do fato de que apenas o gene de interesse é adicionado ao genoma da célula hospedeira, sem nenhuma outra seqüência gênica indesejável, como, por exemplo, marcadores bacterianos de resistência a antibióticos, etc. Como o propósito da presente invenção é adequar a levedura para fins de alimentação, esta característica assume uma relevância ainda maior.[061] A second advantage of the system employed in the present invention stems from the fact that only the gene of interest is added to the host cell genome, without any other undesirable gene sequence, such as bacterial antibiotic resistance markers, etc. . Since the purpose of the present invention is to suit the yeast for food purposes, this feature is of even greater relevance.
[062] Estudos prévios mostram que a maioria dos métodos utilizados para a redução do conteúdo de ácidos nucléicos no produto final de SCP, além de promoverem o seu encarecimento, promovem também uma diminuição no seu rendimento final.[062] Previous studies show that most of the methods used to reduce the nucleic acid content in the SCP end product, in addition to promoting its higher cost, also promote a decrease in its final yield.
[063] Na presente invenção, foi possivel estabilizar o sistema de expressão da nuclease em S. cerevisiae, alcançando uma estabilidade de 100 %.[063] In the present invention, it was possible to stabilize the nuclease expression system in S. cerevisiae, achieving 100% stability.
[064] A seguir, a presente invenção será explicada de maneira mais pormenorizada com o auxilio da descrição de sua modalidade preferida.In the following, the present invention will be explained in more detail with the aid of the description of its preferred embodiment.
Materiais e Métodos TRANSFORMAÇÃO BACTERIANA POR ELETROPORAÇÃO PREPARO DE CÉLULAS COMPETENTESMaterials and Methods BACTERIAL TRANSFORMATION BY ELECTROPORATION PREPARING COMPETENT CELLS
[065] De uma cultura pré-crescida durante a noite, 1 mL foi inoculado em 100 mL de meio LB (Luria broth, como descrito em SAMBROOK, J.; FRITSCH, E. F.; MANIATIS, T. Molecular Cloning: A laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) , seguindo-se incubação a 37°C com agitação em "shaker" a 110 rpm, até atingir uma absorbância em 600 nm em torno de 0,5 - 0,6. A suspensão foi então coletada em tubos de centrifuga, deixada em repouso no gelo por cerca de 15 min - 30 min e centrifugada a 4500 g, por 15 min a 4°C. 0 sobrenadante foi removido e o sedimento foi ressuspendido em 100 mL de água destilada estéril a 4°C e centrifugado. Após a centrifugação, as células foram ressuspendidas em 50 mL de água destilada estéril gelada e seguiu-se nova centrifugação. As células foram ressuspendidas em 2 mL de glicerol a 10% a 4°C e centrifugadas pela última vez. As células foram ressuspendidas num volume final de 300 μύ com glicerol 10% gelado (concentração de 1-3 x IO10 células/mL). A suspensão de células foi aliquotada em tubos "Eppendorf" de 1,5 mL em alíquotas de 40 μΒ e armazenada à temperatura de -70°C.From a pre-grown overnight culture, 1 mL was inoculated into 100 mL of LB medium (Luria broth, as described in SAMBROOK, J.; FRITSCH, EF; MANIATIS, T. Molecular Cloning: A laboratory manual. New York: Cold Spring Harbor, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), followed by incubation at 37 ° C with shaker shaking at 110 rpm until reaching an absorbance at 600 nm of about 0.5-0, 6 The suspension was then collected in centrifuge tubes, allowed to stand on ice for about 15 min - 30 min and centrifuged at 4500 g for 15 min at 4 ° C. The supernatant was removed and the pellet resuspended in 100 mL of sterile distilled water at 4 ° C and centrifuged. After centrifugation, the cells were resuspended in 50 mL of sterile ice-cold distilled water and followed by further centrifugation. The cells were resuspended in 2 mL of 10% glycerol at 4 ° C and centrifuged for the last time. Cells were resuspended in a final volume of 300 μύ with 10% ice-cold glycerol (concentration of 1-3 x 10 10 cells / mL). The cell suspension was aliquoted into 1.5 mL Eppendorf tubes in 40 μΒ aliquots and stored at -70 ° C.
TRANSFORMAÇÃOTRANSFORMATION
[066] As células foram retiradas do freezer -70°C, colocadas imediatamente no gelo e utilizadas somente depois de descongeladas. Cerca de 40 μL da suspensão de células foi colocada em tubos gelados de microcentrífuga com 2 μΒ de DNA. O aparelho eletroporador "Gene-Pulser" da BioRad foi calibrado de acordo com a cubeta utilizada. A mistura célula/DNA foi transferida para a cubeta a 4°C e esta inserida no eletroporador. Em seguida o pulso foi aplicado nas condições estabelecidas. Imediatamente após o pulso, as cubetas foram removidas da câmara de aplicação do pulso e foi adicionado às células 1 mL de meio SOC (descrito em SAMBROOK et al., supra). A suspensão foi então transferida para um tubo de ensaio e incubada a 37°C com agitação de 110 rpm, por 1 h. Após esse tempo de incubação, visando a expressão do gene de resistência presente no plasmídio, a suspensão bacteriana foi semeada em placas contendo meio sólido seletivo e as placas incubadas em estufa a 37°C por 24 h.[066] Cells were removed from the -70 ° C freezer, placed immediately on ice and used only after thawing. About 40 μL of the cell suspension was placed in frozen microcentrifuge tubes with 2 μΒ DNA. The BioRad "Gene-Pulser" electroporator was calibrated according to the cuvette used. The cell / DNA mixture was transferred to the cuvette at 4 ° C and inserted into the electroporator. Then the pulse was applied under the established conditions. Immediately after the pulse, the cuvettes were removed from the pulse application chamber and 1 mL of SOC medium (described in SAMBROOK et al., Supra) was added to the cells. The suspension was then transferred to a test tube and incubated at 37 ° C with 110 rpm shaking for 1 h. After this incubation time, in order to express the resistance gene present in the plasmid, the bacterial suspension was seeded in plates containing selective solid medium and the plates incubated in an oven at 37 ° C for 24 h.
PREPARAÇÕES DE DNA PLASMIDIAL EM PEQUENA ESCALASMALL SCALE PLASMIDIAL DNA PREPARATIONS
[067] Os clones da linhagem DH5a de E.coli (F'/endAl, hsdR17 (rK-, mK+), supE44, thi-1, recAl, gyrA, relAl, (Nalr) , relAl, Δ (lacZYA-argF) U169, (Φ 8011acZAM15) (SAMBROOK et al., supra)) foram inoculados em 5 mL de meio LB contendo ampicilina à concentração final de 100 μg/mL de meio. Esta cultura foi incubada a 37 °C durante a noite (aproximadamente 16 h) com agitação a 110 rpm. Uma alíquota de 3 mL foi centrifugada em 2 tubos do tipo "Eppendorf" a 4500 g por 2 min, sendo o sobrenadante descartado e o excesso retirado com uma pipeta de ponteira fina. O sedimento foi ressuspendido em 300 μ! de solução I (Tris-HC1 25 mM, pH 8,0; EDTA 10 mM; glicose 50mM) com pipeta. A seguir, adicionaram-se 300 μ! de solução II (NaOH 0,2 N; SDS l%(p/v)), e o tubo foi mantido em repouso por 5 min à temperatura ambiente. Adicionaram-se 300 μΐ de solução III (acetato de sódio 3 M, pH 4,8) e armazenou-se o tubo por 10 min no gelo. Decorrido este tempo, os tubos foram centrifugados por 15 min a 4°C a 10000 g. O sobrenadante foi recuperado e a este foram acrescentados 600 μΈ de solução clorofórmio/álcool isoamilico (solução 24:1), misturado por inversão e centrifugado por 2 min a 4500 g, à temperatura ambiente. A fase aquosa foi então recuperada e a esta foram acrescentados 600 μΐ de isopropanol. A solução foi misturada por inversão e deixada por 30 min à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada a 10000 g, por 15 min a 4°C. 0 sedimento foi lavado com etanol 70 % a 4°C e seco a vácuo durante 10 min. O resíduo seco foi ressuspendido em 50 μΐϋ de água bi-destilada estéril contendo 1 μg de RNAase. O material foi submetido à corrida eletroforética em gel de agarose a 0,8%. PREPARAÇÕES DE DNA PLASMIDIAL EM MÉDIA ESCALA (MIDI-PREPARAÇÃO) [068] Os clones de E.coli foram inoculados em 50 mL de meio LB contendo ampicilina à concentração final de 100 μg/mL de meio. Esta cultura foi incubada a 37°C durante a noite (aproximadamente 16 h) com agitação a 110 rpm. A cultura foi centrifugada a 4°C por 5 min a 4500 g, sendo o sobrenadante descartado. O sedimento foi ressuspendido em 1000 μΐι de solução I com pipeta. A seguir, adicionaram-se 2000 μΐι de solução II, e o tubo foi mantido em repouso por 5 min à temperatura de 4°C. Adicionaram-se 1500 μΐι de solução III, e armazenou-se o tubo por 30 min a 4°C. Decorrido este tempo, o tubo foi centrifugado por 15 min a 4°C a 8500 g. A fase aquosa foi então recuperada e a esta foram acrescentados 8 mL de isopropanol. A solução foi misturada por inversão e deixada por 30 min à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada a 10000 g, por 15 min a 4°C. O sedimento foi lavado com etanol 70 % a 4°C e seco à vácuo durante 10 min. O resíduo seco foi ressuspendido em 2 mL de fenol tamponado e o tubo foi agitado vigorosamente e então centrifugado por 2 min a 4500 g. Esta operação foi repetida utilizando-se solução clorofórmio/álcool isoamílico (solução 24:1). A fase aquosa, contendo o DNA, foi transferida para outro tubo, ao qual foram adicionados 2 volumes de isopropanol à temperatura ambiente. Após 15 min de incubação, foi realizada outra centrifugação por 15 min a 7800 g, e o sobrenadante obtido foi descartado. O precipitado foi dissolvido em 0,4 mL de solução tampão de eluição - TE (Tris-HCl 20 mM, pH 8,0; EDTA 20 mM) e transferido para microtubo "Eppendorf". Foram adicionados 60 μΕ de acetado de sódio 3 M e 1 mL de etanol -20°C. Após incubação por 10 min a -20°C, centrifugou-se 2 min a 15000 g. 0 precipitado final foi dissolvido em 0,2 mL de TE, ao qual foram adicionados 20 μΕ de RNAse A (lmg/mL) e incubado por 30 min a 37°C. A precipitação do DNA foi realizada adicionado-se 20 μΕ de NaAc 3 M, 0,3 μΐ de etanol -20°C com incubação por 10 min à temperatura ambiente. Centrifugou-se por 2 min e o sobrenadante foi descartado. A ressuspensão do DNA foi feita em 100 μΐι de solução tampão de suspensão -TR (Tris-HCl 10 mM, pH 7,5; EDTA 1,0 mM).[067] E.coli DH5a clones (F '/ endAl, hsdR17 (rK-, mK +), supE44, thi-1, recAl, gyrA, relAl, (Nalr), relAl, Δ (lacZYA-argF) U169, (Φ 8011acZAM15) (SAMBROOK et al., Supra)) were inoculated into 5 mL LB medium containing ampicillin at the final concentration of 100 μg / mL medium. This culture was incubated at 37 ° C overnight (approximately 16 h) with shaking at 110 rpm. An aliquot of 3 mL was centrifuged in 2 Eppendorf-type tubes at 4500 g for 2 min, the supernatant discarded and the excess removed with a fine tip pipette. The pellet was resuspended at 300 μ! of solution I (25 mM Tris-HCl, pH 8.0; 10 mM EDTA; 50 mM glucose) with pipette. Then 300 μ were added! of solution II (0.2 N NaOH; 1% (w / v) SDS), and the tube was allowed to stand for 5 min at room temperature. 300 μΐ solution III (3 M sodium acetate, pH 4.8) was added and the tube was stored for 10 min on ice. After this time, the tubes were centrifuged for 15 min at 4 ° C at 10,000 g. The supernatant was recovered and to this was added 600 μΈ chloroform / isoamyl alcohol solution (24: 1 solution), mixed by inversion and centrifuged for 2 min at 4500 g at room temperature. The aqueous phase was then recovered and to this was added 600 μΐ of isopropanol. The solution was mixed by inversion and left for 30 min at room temperature. The solution was centrifuged at 10,000 g for 15 min at 4 ° C. The pellet was washed with 70% ethanol at 4 ° C and vacuum dried for 10 min. The dried residue was resuspended in 50 μΐϋ sterile bistilled water containing 1 μg RNAase. The material was submitted to electrophoretic run in 0.8% agarose gel. AVERAGE PLASMIDIAL DNA PREPARATIONS (MIDI PREPARATION) [068] E.coli clones were inoculated into 50 mL LB medium containing ampicillin at the final concentration of 100 μg / mL medium. This culture was incubated at 37 ° C overnight (approximately 16 h) with shaking at 110 rpm. The culture was centrifuged at 4 ° C for 5 min at 4500 g and the supernatant discarded. The pellet was resuspended in 1000 μl of pipette solution I. Then 2000 μ 2000ι of solution II was added, and the tube was allowed to stand for 5 min at 4 ° C. 1500 µl of solution III was added, and the tube was stored for 30 min at 4 ° C. After this time, the tube was centrifuged for 15 min at 4 ° C at 8500 g. The aqueous phase was then recovered and to this was added 8 mL of isopropanol. The solution was mixed by inversion and left for 30 min at room temperature. The solution was centrifuged at 10,000 g for 15 min at 4 ° C. The pellet was washed with 70% ethanol at 4 ° C and vacuum dried for 10 min. The dried residue was resuspended in 2 mL of buffered phenol and the tube was shaken vigorously and then centrifuged for 2 min at 4500 g. This operation was repeated using chloroform / isoamyl alcohol solution (24: 1 solution). The aqueous phase, containing the DNA, was transferred to another tube, to which 2 volumes of isopropanol were added at room temperature. After 15 min incubation, another centrifugation was performed for 15 min at 7800 g, and the obtained supernatant was discarded. The precipitate was dissolved in 0.4 ml TE elution buffer (20 mM Tris-HCl, pH 8.0; 20 mM EDTA) and transferred to the Eppendorf microtube. 60 μΕ of 3 M sodium acetate and 1 mL of ethanol -20 ° C were added. After incubation for 10 min at -20 ° C, 2 min was centrifuged at 15000 g. The final precipitate was dissolved in 0.2 mL TE, to which 20 μΕ RNAse A (1 mg / mL) was added and incubated for 30 min at 37 ° C. DNA precipitation was performed by adding 20 μΕ 3 M NaAc, 0.3 μΐ ethanol -20 ° C with incubation for 10 min at room temperature. Centrifuged for 2 min and the supernatant was discarded. Resuspension of the DNA was performed in 100 µL of -TR suspension buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7.5; 1.0 mM EDTA).
[069] A corrida eletroforética do DNA foi realizada em gel de agarose (como descrito em SAMBROOK et al. , supra) e o tratamento do DNA com enzimas, conforme as recomendações sugeridas nos catálogos dos fabricantes New England Biolabs ou Gibco-BRL. A técnica de eluição de DNA por absorção em resina foi realizada de acordo com o protocolo do "Geneclean II Kit" da BioAgency. REAÇÃO DE AMPLIFICAÇÃO EM CADEIA DA DNA POLIMERASE (PCR) [070] A confirmação da integração do cassete de expressão (fragmento CNC) no cromossomo V das linhagens da levedura S. cerevisiae, além das análises da estabilidade do mesmo, foram obtidos através de Reação de Amplificação em cadeia da DNA Polimerase (PCR). O molde utilizado foi o DNA total obtido da extração dos diferentes clones transformantes da levedura.[069] DNA electrophoretic run was performed on agarose gel (as described in SAMBROOK et al., Supra) and DNA treatment with enzymes, as recommended in New England Biolabs or Gibco-BRL catalogs. Resin absorption DNA elution was performed according to the BioAgency Geneclean II Kit protocol. DNA POLYMERASE (PCR) CHAIN AMPLIFICATION REACTION [070] Confirmation of the integration of the expression cassette (CNC fragment) into the V chromosome of S. cerevisiae yeast strains, in addition to stability analyzes, was obtained by Reaction DNA polymerase chain amplification (PCR). The template used was the total DNA obtained from the extraction of the different yeast transforming clones.
[071] Para as reações de PCR, foram empregados os seguintes iniciadores ("primers"): 1. Seqüência referente à extremidade 3'do fragmento CNC, composto por fragmento da região interna do gene CAN1 de Saccharomyces cerevisiae.[071] For PCR reactions, the following primers were employed: 1. Sequence referring to the 3'-end of the CNC fragment, composed of a fragment of the internal region of the Saccharomyces cerevisiae CAN1 gene.
Amplifica no sentido reverso 5' TCA AAG CTT GCA TAA ATC TG 3' 2. Seqüência referente à extremidade 5' do fragmento CNC, composto por fragmento da região interna do gene CANl de S. cerevisiae.Reverse Amplification 5 'TCA AAG CTT GCA TAA ATC TG 3' 2. Sequence referring to the 5 'end of the CNC fragment, composed of a fragment of the internal region of the S. cerevisiae CAN1 gene.
Amplifica no sentido "forward" 5' GTT GAA GCT TCA CAA ACA CAC 3' [072] Todos os iniciadores utilizados nas reações foram sintetizados pela GIBCO-BRL. Os reagentes empregados nas reações, assim como, a enzima Platinum Pfx DNA polimerase, foram provenientes da INVITROGEN.Forward Amplification 5 'GTT GAA GCT TCA CAA ACA CAC 3' [072] All primers used in the reactions were synthesized by GIBCO-BRL. The reagents employed in the reactions, as well as the enzyme Platinum Pfx DNA polymerase, were sourced from INVITROGEN.
[073] As reações seguiram as indicações do fabricante da enzima, inclusive o programa aplicado. O equipamento utilizado foi o DNA enzinae - MJ Research - modelo PTTC-200 Peltier Thermal Cycler.[073] Reactions followed the enzyme manufacturer's indications, including the program applied. The equipment used was DNA enzinae - MJ Research - model PTTC-200 Peltier Thermal Cycler.
REAÇAO DE HIBRIDIZAÇAO DO DNADNA HYBRIDIZATION REACTION
[074] A reação de hibridização de DNA seguiu a descrição de SAMBROOK et al., supra, sendo que, como sonda para a hibridização, foi empregado o fragmento Sall - SstII correspondente ao gene nucA, retirado do plasmídio pUbNuc (Figura 1) .[074] The DNA hybridization reaction followed the description of SAMBROOK et al., Supra. As a probe for hybridization, the Sall - SstII fragment corresponding to the nucA gene, taken from plasmid pUbNuc (Figure 1), was used.
TRANSFORMAÇÃO DE LEVEDURASYeast Transformation
[075] A transformação de leveduras foi realizada segundo a descrição em GIETZ, D.; St. JEAN, A.; WOODS, R. E.; SHIESTL, R.H. Improved Method for efficient transformation of intact yeast cells. Nucl. Acid. Res. 20: 1425, 1992.[075] Yeast transformation was performed as described in GIETZ, D .; St. Jean, A .; WOODS, R.E .; SHIESTL, R.H. Improved Method for efficient transformation of intact yeast cells. Nucl. Acid Res. 20: 1425, 1992.
SELEÇÃO DOS TRANSFORMANTESSELECTION OF TRANSFORMERS
[07 6] Para a seleção das células transformadas com os fragmentos integrativos CNC, adicionou-se 60 μg/mL (concentração final) de uma droga fungistática ao meio, a L-canavanina, o que possibilitou a seleção direta dos transformantes. A inserção do fragmento CNC no gene CAN1 interrompe a produção da permease da L-arginina, impedindo a entrada deste aminoácido na célula e conseqüentemente impedindo também a entrada do análogo tóxico L-canavanina. Desta forma, as linhagens recombinantes perdem a sensibilidade a este agente e formam colônias sobre o meio contendo L-canavanina.Para a seleção dos transformantes da linhagem JSC 302, também foram adicionados os fatores de crescimento leucina, triptofano, e uracila, à concentração final de 40 pg/mL, já que a linhagem possui mutações de auxotrofia para estes.[07 6] For the selection of cells transformed with CNC integrative fragments, 60 μg / mL (final concentration) of a fungistatic drug in the medium, L-canavanine, was added, allowing direct selection of transformants. The insertion of the CNC fragment into the CAN1 gene interrupts the production of L-arginine permease, preventing the entry of this amino acid into the cell and consequently also preventing the entry of the toxic analog L-canavanine. Thus, recombinant strains lose sensitivity to this agent and form colonies on the medium containing L-canavanine. For selection of JSC 302 strain transformants, growth factors leucine, tryptophan, and uracil were also added to the final concentration. 40 pg / mL, since the strain has auxotrophic mutations for these.
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DO FRAGMENTO INTEGRADO NO GENOMA DA LEVEDURAANALYSIS OF FRAGMENT STABILITY INTEGRATED IN THE Yeast GENOME
[077] Para a análise da estabilidade do fragmento integrativo CNC nos clones recombinantes, foi avaliada a percentagem de perda da informação clonada por geração. Foram feitos repiques sucessivos em meio não-seletivo a cada 24 h, durante 5 dias. O inóculo inicial, assim como todos os repiques, continham aproximadamente 1 x 106 células/mL de meio completo (YPD), descrito em SHERMAN, F; FINK, GR; LAWRENCE, CW, Methods in Yeast Genetics: Laboratory Manual. New York: Cold Spring Harbor Laboratory, 1979. A cada 24 h, as culturas foram lavadas, diluídas e semeadas em meio mínimo sólido (SD - SHERMAN supra) acrescido dos aminoácidos ou do fungistático L-canavanina e no meio YPD. Após incubação em estufa a 28°C durante 48 h, as colônias foram contadas, comparando-se o número de colônias crescidas nas placas de SD com as crescidas nas de YPD. As colônias de transformantes crescidas em meio seletivo foram submetidas à análise de PCR para a determinação da presença do fragmento CNC. 0 número de gerações estimado e a perda de plasmídio por geração foram calculados conforme as fórmulas descritas em RUBIÓ, I.G.S., Construção de um vetor de expressão multi-integrativo para a transformação genética de S. cerevisiae. São Paulo, 1996. 132 p., Dissertação de Mestrado - Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.For the analysis of CNC integrative fragment stability in recombinant clones, the percentage loss of cloned information per generation was evaluated. Successive chimes were made on non-selective medium every 24 h for 5 days. The initial inoculum, as well as all subcultures, contained approximately 1 x 10 6 cells / mL complete medium (YPD), described in SHERMAN, F; FINK, GR; LAWRENCE, CW, Methods in Yeast Genetics: Laboratory Manual. New York: Cold Spring Harbor Laboratory, 1979. Every 24 h, cultures were washed, diluted and seeded in minimal solid medium (SD - SHERMAN supra) plus amino acids or fungistatic L-canavanine and YPD medium. After incubation in an oven at 28 ° C for 48 h, colonies were counted by comparing the number of colonies grown on SD plates with those grown on YPD plates. Transformant colonies grown on selective medium were subjected to PCR analysis to determine the presence of the CNC fragment. The estimated number of generations and plasmid loss per generation were calculated according to the formulas described in RUBIÓ, I.G.S., Construction of a multi-integrative expression vector for the genetic transformation of S. cerevisiae. São Paulo, 1996. 132 p., Master's Dissertation - Institute of Biomedical Sciences, University of São Paulo.
DOSAGEM DA CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE NOS MEIOS DE CULTIVO COMPLETODOSAGE OF GLUCOSE CONCENTRATION IN FULL MEANS
[078] O consumo da glicose no meio de crescimento completo pelas linhagens de S. cerevisiae foi medido através do uso do "Kit comercial Glicose -Enzimática" (CELM - Cia. Equipadora de Laboratórios Modernos). Para tal, foram seguidas as instruções do fabricante, dosando alíquotas, diluídas 10 e 20 vezes, das primeiras 12 h consecutivas e depois, 24 h, 48 h e 72 h em espectrofotômetro, Abs505. Todas as medições foram feitas em duplicatas.[078] The consumption of glucose in the complete growth medium by S. cerevisiae strains was measured using the "Commercial Glucose-Enzyme Kit" (CELM - Cia. For this, the manufacturer's instructions were followed, dosing aliquots, diluted 10 and 20 times, for the first 12 consecutive hours and then, 24 hours, 48 hours and 72 hours in spectrophotometer, Abs505. All measurements were made in duplicates.
CULTIVO DOS TRANSFORMANTES PARA ANÁLISE RÁPIDA DA EXPRESSÃO DA PROTEÍNA RECOMBINANTE EM MEIO LÍQUIDOCULTURE OF TRANSFORMERS FOR QUICK ANALYSIS OF EXPRESSION OF RECOMBINANT PROTEIN IN LIQUID MEDIA
[079] Após crescimento do pré-inóculo, 1,5 x 106 cel/mL foram inoculadas em 25 mL de meio YPD2% e incubadas nas mesmas condições até 120 h. A cada 12 h, foram tiradas alíquotas para a contagem do número de células totais e viáveis. Estas foram detectadas em meio Agar YPD2% após dois dias de incubação em estufa 28°C. A taxa de sobrevivência (N) foi calculada através da relação número de células viáveis (NV) sobre o número de células totais (NT) .Following pre-inoculum growth, 1.5 x 10 6 cell / ml were inoculated into 25 ml YPD2% medium and incubated under the same conditions for 120 h. Every 12 h, aliquots were taken for total and viable cell count. These were detected in YPD2% Agar medium after two days of incubation in a 28 ° C oven. Survival rate (N) was calculated by the ratio of viable cell number (NV) to total cell number (NT).
ANÁLISE DA MASSA SECA TOTAL DAS LINHAGENS TRANSFORMADAS E CONTROLETOTAL DRY MASS ANALYSIS OF TRANSFORMED LINES AND CONTROL
[080] Para a análise da massa seca, coletaram-se alíquotas de 10 mL de cultura das leveduras transformadas e controle, ao longo do tempo de crescimento em meio YPD2%. Cada alíquota de lOmL foi filtrada a vácuo, com membranas previamente pesadas. As membranas foram secas em forno microondas por 18 min, potência 135W, em seguida transferidas para dessecador por 10 min e depois pesadas em balança analítica. Para a determinação da massa seca, foi utilizada a seguinte equação: MS = MMC - MM (1 - u% / 100) x 1000/ vol Onde: MS: massa seca MMC: massa da membrana com células após secagem (g) MM: massa da membrana (g) Vol: volume da suspensão da amostra u: umidade da membrana (%} ANÁLISE DE dsDNA DAS LINHAGENS TRANSFORMADAS E CONTROLE[080] For dry mass analysis, 10 mL aliquots of transformed yeast culture and control were collected over the growth time in YPD2% medium. Each 10ml aliquot was vacuum filtered with previously weighed membranes. The membranes were dried in a microwave oven for 18 min, power 135W, then transferred to desiccator for 10 min and then weighed on an analytical balance. To determine the dry mass, the following equation was used: MS = MMC - MM (1 - u% / 100) x 1000 / vol Where: MS: Dry mass MMC: Membrane cell mass after drying (g) MM: membrane mass (g) Vol: volume of sample suspension u: membrane moisture (%} dsDNA ANALYSIS OF TRANSFORMED LINES AND CONTROL
[081] Alíquotas tomadas nos tempos de 24 h, 72 h e 96 h foram coletadas das linhagens transformadas e controles e seus DNAs totais extraídos, para análise do teor de DNA em fita dupla (dsDMA). Esta análise foi realizada no aparelho Eppendorf Biophotometer e a leitura realizada a uma absorbância de 260 nm (A260), onde cada unidade de absorbância equivale a 50 pg/mL de DNA.[081] Aliquots taken at 24 h, 72 h and 96 h were collected from transformed and control strains and their total DNAs extracted for analysis of double stranded DNA (dsDMA) content. This analysis was performed on the Eppendorf Biophotometer and the reading was taken at an absorbance of 260 nm (A260), where each absorbance unit equals 50 pg / mL DNA.
EXTRAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS TOTAIS DA LEVEDURAEXTRACTION AND QUANTIFICATION OF TOTAL Yeast PROTEINS
[082] As extrações de proteínas totais foram realizadas em alíquotas de 24 h, 72 h e 96 h das linhagens transformadas e controle e submetidas a análise de proteínas totais pelo aparelho Eppendorf Biophotometer.[082] Total protein extractions were performed in 24h, 72h and 96h aliquots of the transformed and control strains and subjected to total protein analysis by the Eppendorf Biophotometer apparatus.
[083] Para a extração de proteínas totais, foram coletadas alíquotas de ImL das culturas em tubos do tipo "Eppendorf", seguidas de centrifugação. Ao pellet foram adicionados 100 pL de água destilada, 100 pL de NaOH 0,2 M, seguido de incubação em temperatura ambiente durante 5 min. Após a incubação, estas células foram centrifugadas e o sobrenadante novamente desprezado. Adicionaram-se em seguida 50 μΐι de tampão de amostra SDS e submeteu-se a mistura a 100°C durante 3 min (KUSHNIROV, V.V. Rapid and reliable protein extraction from yeast. Yeast 16: 857, 2000) e em seguida as concentrações de proteínas totais foram analisadas no aparelho Eppendorf Biophotometer no comprimento de onda de 280 nm. Utilizou-se como branco, a solução de tampão de amostra IX e como padrão solução de BSA lmg/mL.[083] For total protein extraction aliquots of ImL were collected from cultures in Eppendorf-type tubes, followed by centrifugation. To the pellet was added 100 µl distilled water, 100 µl 0.2 M NaOH, followed by incubation at room temperature for 5 min. After incubation, these cells were centrifuged and the supernatant discarded again. 50 µl of SDS sample buffer was then added and the mixture was subjected to 100 ° C for 3 min (KUSHNIROV, VV Rapid and reliable protein extraction from yeast. Yeast 16: 857, 2000) and then the concentrations of Total proteins were analyzed in the Eppendorf Biophotometer apparatus at 280 nm wavelength. Sample buffer solution IX and 1 mg / mL BSA solution were used as blank.
RESULTADOS CONSTRUÇÃO DO PLASMÍDIO pUCCNuc VISANDO A INTEGRAÇÃO CROMOSSÔMICA DO GENE DA NUCLEASE DE Serratia marcescens EM Saccharomyces cerevisiae [084] O cassete de expressão que consiste do promotor híbrido ADH2/GAPDH de S. cerevisiae, dos genes da ubiquitina de S. cerevisiae e do gene da nuclease de S. marcescens e do terminador de transcrição do fator alfa de S. cerevisiae, foi retirado do plasmídio pUbNuc, após divagem com as enzimas Smal e NruI. Este fragmento de 3190 pares de base (pb) foi ligado ao vetor pUCC, previamente clivado com BstEII, para originar o plasmídio pUCC Nuc (Figura 1) .RESULTS CONSTRUCTION OF THE pUCCNuc PLASMID FOR THE CHROMOSOME INTEGRATION OF THE SERRATIA MARCENSENS NUCLEASE GENE IN Saccharomyces cerevisiae [084] The expression cassette consisting of the hybrid promoter ADH2 / GAPDH of S. cerevisiae and the ubiquisia gene of S. cerevisiae from the S. marcescens nuclease and the S. cerevisiae alpha factor transcription terminator, was removed from plasmid pUbNuc after dividing with the enzymes Smal and NruI. This 3190 base pair (bp) fragment was ligated into the pUCC vector, previously cleaved with BstEII, to yield the pUCC Nuc plasmid (Figure 1).
[085] Desta forma, a expressão do cassete de interesse é independente da orientação do inserto e permite a rápida análise dos DNAs plasmidianos extraídos dos transformantes de bactérias empregando-se apenas uma enzima de restrição. Após a confirmação da inserção do cassete de interesse no plasmídio pUCC, este foi submetido a uma nova divagem com a enzima HindIII para a retirada do cassete, agora flanqueado por seqüências do gene CAN1 de S. cerevisiae.Thus, expression of the cassette of interest is independent of insert orientation and allows rapid analysis of plasmid DNAs extracted from bacterial transformants using only one restriction enzyme. After confirmation of the insertion of the cassette of interest into the pUCC plasmid, it was resubmitted with the HindIII enzyme to remove the cassette, now flanked by sequences from the S. cerevisiae CAN1 gene.
[086] Este último fragmento de 4540 pb, denominado de CNC, foi usado para transformar diferentes linhagens da levedura S. cerevisiae. OBTENÇÃO DO CASSETE DE EXPRESSÃO, CONTENDO O GENE nucA DE Serratia marcescens [087] Para a obtenção do cassete de expressão, clivou-se o plasmídio pUb Nuc, por meio da digestão com as endonucleases de restrição Smal e NruI, para as quais há sítios suscetíveis que ladeiam o cassete, liberando um fragmento de 3190 pb (Figura 2). LIGAÇÃO DO FRAGMENTO CORRESPONDENTE AO CASSETE DE EXPRESSÃO DA NUCLEASE NO VETOR pUCC E TRANSFORMAÇÃO DE CÉLULAS DE E. coli [088] O fragmento de 3190 pb do plasmídio pübNuc e o vetor pUCC, previamente linearizado por digestão com BstEII, foram submetidos a uma mistura de ligação com aproximadamente 250 ng de DNA e T4 DNA ligase. Após um período de incubação de 24 h a 16°C, a mistura de ligação foi utilizada para a transformação da linhagem de E. coli DH5a, pelo método de eletroporação.[086] This last 4540 bp fragment, called CNC, was used to transform different strains of S. cerevisiae yeast. Obtaining the expression cassette containing the serratia marcescens nuca gene [087] To obtain the expression cassette, the plasmid pUb Nuc was cleaved by digestion with the restriction endonucleases Smal and NruI for which there are sites. flanking the cassette, releasing a 3190 bp fragment (Figure 2). Binding of FRAGMENT CORRESPONDING TO NUCLEASE EXPRESSION CASSETTE IN pUCC VECTOR AND E. coli CELL TRANSFORMATION [088] The 3190 bp fragment of plasmid pübNuc and the pUCC vector, previously linearized by BstEII digestion, were subjected to a mixture of binding to approximately 250 ng DNA and T4 DNA ligase. After an incubation period of 24 h at 16 ° C, the ligation mixture was used for transformation of the E. coli DH5a strain by the electroporation method.
[089] Foram obtidos 874 transformantes AmpR e, destes, 100 transformantes foram analisados através de análise de restrição.874 AmpR transformants were obtained and of these 100 transformants were analyzed by restriction analysis.
[090] Apenas um transformante apresentou o plasmídio com inserto de um fragmento de 3190 pb que corresponde ao cassete de expressão da nuclease, sendo todos os demais resultado da recircularização do plasmídio pUCC sem a inserção do fragmento desejado. 0 plasmídio quimérico foi denominado de pUC CNuc (SEQ ID No 2) e foi submetido à análise de restrição para confirmação da inserção do cassete de expressão no sítio correto do plasmídio pUCC (Figura 3) . TRANSFORMAÇÃO DA LEVEDURA Saccharomyces cerevisiae [091] Para a transformação da levedura S. cerevisiae, foram escolhidas três linhagens diferentes para comparação da expressão e atividade da nuclease: S288C (MATcl, wt, CAN1, linhagem padrão com genoma seqüenciado em GOFFEAU A, BARRELL BG, BUSSEY H, DAVIS RW, DUJON B, FELDMANN H, GALIBERT F, HOHEISEL JD, JACQ C, JOHNSTON M, LOUIS EJ, MEWES HW, MURAKAMI Y, PHILIPPSEN P, TETTELIN H, OLIVER SG.Only one transformant presented the plasmid with insert of a 3190 bp fragment that corresponds to the nuclease expression cassette, all other results being recircularization of the pUCC plasmid without insertion of the desired fragment. The chimeric plasmid was called pUC CNuc (SEQ ID No 2) and was subjected to restriction analysis to confirm insertion of the expression cassette into the correct pUCC plasmid site (Figure 3). Yeast Transformation Saccharomyces cerevisiae [091] For the transformation of S. cerevisiae yeast, three different strains were chosen for comparison of nuclease expression and activity: S288C (MATcl, wt, CAN1, standard genome sequence sequenced in GOFFEAU A, BARRELL BG , BUSSEY H, DAVIS RW, DUJON B, FELDMANN H, GALIBERT F, HOHEISEL JD, JACQ C, JOHNSTON M, LOUIS EJ, MEWES HW, PHILIPPSEN P, TETTELIN H, OLIVER SG.
Life with 6000 genes. Science 274: 563, 1996), PE-2 {wt -produção de etanol - Cans) , JSC302 (MATa; leu2-3,112; trpl; ura 3-52; prbl-1122; pep4-3; prcl4Q7 :: DM15 (pGAPDH/ADRl, G418*) ; cirL, CAN1) . PE-2 é uma linhagem utilizada nas usinas de produção de álcool, S288C é a linhagem-padrão de S, cerevisiae e JSC302 é uma linhagem mutante de S. cerevisia&t deficiente na síntese de proteases e com uma cópia suplementar do gene ADR1, que tem ação potencializadora do UASADh;>· [092] 0 plasmidio pUCCWuc construído foi utilizado para a transformação das linhagens de levedura após seu tratamento com a enzima HindIII e obtenção somente do fragmento integrativo CNC.Life with 6000 genes. Science 274: 563, 1996), PE-2 (wt-ethanol production - Cans), JSC302 (MATa; leu2-3,112; trpl; ura 3-52; prbl-1122; pep4-3; prcl4Q7 :: DM15 (pGAPDH / ADR1, G418 *); cir1, CAN1). PE-2 is a strain used in alcohol production plants, S288C is the standard strain of S, cerevisiae and JSC302 is a protease synthesis deficient S. cerevisia mutant strain and with an additional copy of the ADR1 gene, which has potentiating action of UASADh;> · [092] The constructed pUCCWuc plasmid was used for the transformation of yeast strains after their treatment with HindIII enzyme and obtaining only the integrative CNC fragment.
[093] Os resultados referentes à transformação de cada linhagem estão apresentados na tabela 2.[093] Results for the transformation of each lineage are presented in table 2.
Tabela 2 ANÁLISE DOS TRANSFORMANTES DA LEVEDURA Saccharomyces cerevisiae PARA VERIFICAÇÃO DA INTEGRAÇÃO DO FRAGMENTO CNC NO GENOMATable 2 ANALYSIS OF Yeast Transformers Saccharomyces cerevisiae FOR VERIFICATION OF CNC FRAGMENT INTEGRATION IN THE GENOME
[094] Para confirmar a integração do cassete de expressão do gene da nuclease no genoma da levedura hospedeira, foi realizado a reação de hibridização de alguns dos transformantes obtidos de cada linhagem (S288C, PE-2 e JSC302), utilizando como sonda o gene nucA, e efetuamos reação de PCR (Figura 4), que amplifica a seqüência referente ao fragmento CNC que tenha se integrado no genoma da levedura, além de garantir que a integração do fragmento CNC por recombinação ocorreu no cromossomo desej ado.[094] To confirm the integration of the nuclease gene expression cassette into the host yeast genome, a hybridization reaction of some of the transformants obtained from each strain (S288C, PE-2 and JSC302) was performed using the gene. nucA, and we performed PCR reaction (Figure 4), which amplifies the sequence referring to the CNC fragment that has been integrated in the yeast genome, besides ensuring that the integration of the CNC fragment by recombination occurred in the desired chromosome.
[095] Foram construídos iniciadores que reconhecem seqüências a montante e a jusante do local de ligação do fragmento para se ter a certeza de que a seqüência amplificada contivesse realmente o cassete de expressão. Os resultados aqui apresentados mostraram sem margem de dúvidas que nas três linhagens o fragmento CNC estava integrado no cromossomo correto (Figura 4).Primers were constructed that recognize sequences upstream and downstream of the fragment binding site to make sure that the amplified sequence actually contained the expression cassette. The results presented here undoubtedly showed that in all three strains the CNC fragment was integrated into the correct chromosome (Figure 4).
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE GLICOSEDETERMINATION OF GLUCOSE CONSUMPTION
[096] O consumo de glicose no meio de cultivo foi determinado para que se pudesse conhecer a duração da repressão do promotor ADH2/GAPDH pela glicose e o momento de inicio de sua ativação. Para isso, 1 x 106 células/mL das linhagens S288C, PE-2 e JSC320, sem o plasmidio integrado, foram inoculadas no meio de cultivo YPD2% e incubadas durante 72 h. Amostras foram retiradas em diferentes tempos e utilizadas para a determinação da glicose e para contagem do número de células (Figura 5).[096] Glucose consumption in the culture medium was determined so that the duration of glucose repression of the ADH2 / GAPDH promoter and the timing of its activation were known. For this, 1 x 10 6 cells / ml of S288C, PE-2 and JSC320 strains, without the integrated plasmid, were inoculated into the YPD2% culture medium and incubated for 72 h. Samples were taken at different times and used for glucose determination and cell number counting (Figure 5).
[097] A levedura industrial S. cerevisiae PE-2 apresentou o melhor crescimento, sendo toda a glicose consumida em 14 h, o mesmo já não acontecendo com as linhagens de laboratório S288C e JSC302, que apresentaram um consumo total da glicose em período de no mínimo 24 h e 48 h, respectivamente.[097] S. cerevisiae PE-2 industrial yeast showed the best growth, with all glucose consumed within 14 h, as is the case with laboratory strains S288C and JSC302, which showed a total glucose consumption in the period at least 24 h and 48 h respectively.
[098] Conseqüentemente, o promotor ADH2/GAPDH está em condições de desrepressão a partir de 14 h para a levedura industrial PE-2, enquanto para as leveduras S288C e JSC302, a desrepressão do promotor, com conseqüente expressão da nuclease, somente terá início a partir de 24 h e 48 h, respectivamente. ANÁLISE PRELIMINAR DA EXPRESSÃO DO GENE nucA SOB CONTROLE DO PROMOTOR HÍBRIDO ADH2/GAPDH EM CULTURAS LIQUIDAS DE S. cerevisiae [099] Os 60 transformantes das diferentes linhagens de S. cerevisiae, que apresentavam o fragmento CNC integrado em seu genoma, foram usados para uma análise rápida da expressão em meio de cultura líquido SD1% (a baixa concentração de glicose permite que o promotor ADH2 seja desreprimido mais rapidamente, levando à expressão da nuclease), através da leitura da densidade óptica, em 600nm, para verificar quais eram os transformantes que sofriam mais rapidamente a açâo da nuclease. A partir deste experimento, foi escolhido um clone de cada linhagem para os ensaios seguintes, que foram realizados em triplicatas.[098] Consequently, the ADH2 / GAPDH promoter is deaerated from 14 h for industrial yeast PE-2, while for S288C and JSC302 yeast, promoter derepression with consequent nuclease expression will only begin from 24 h and 48 h, respectively. PRELIMINARY ANALYSIS OF NUCLE GENE EXPRESSION UNDER CONTROL OF THE HYBRID ADH2 / GAPDH PROMOTER IN S. CERevisiae LIQUID CROPS [099] The 60 transformants of the different S. cerevisiae strains, which had the CNC fragment integrated into their genome, were used for one. rapid analysis of expression in SD1% liquid culture medium (low glucose concentration allows ADH2 promoter to be decompressed faster, leading to nuclease expression) by reading optical density at 600nm to verify which transformants were who suffered the nuclease action more quickly. From this experiment, one clone from each strain was chosen for the following assays, which were performed in triplicates.
[ 100] Após pré-cultívo em meio YPD8I, 1 x 10células de cada clone foram transferidas para 5 mL de meio YPD2%, Os frascos foram incubados em agitador e a percentagem de sobreviventes das culturas foi monitorada através da relação entre o número de células viáveis e o número de células totais.[100] After precultivation in YPD8I medium, 1 x 10 5 cells from each clone were transferred to 5 mL of YPD2% medium. The flasks were incubated on a shaker and the percentage of culture survivors was monitored by the ratio between cell number. viable and the number of total cells.
[ 101 ] Como se pode ver na Tabela 3, todos os transformantes com o fragmento CMC integrado apresentaram taxa de sobrevivência menor do que as células controle, sem o fragmento integrado. Esse resultado torna-se evidente a partir de 72 h de incubação no meio YPD2I.[101] As can be seen from Table 3, all transformants with the integrated CMC fragment had lower survival rates than control cells without the integrated fragment. This result becomes evident from 72 h of incubation on YPD2I medium.
Tabela 3 [102] A linhagem JSC302 portadora do fragmento CNC apresentou-se mais sensível ao efeito suicida em relação às demais linhagens, S288C/CNC e PE-2/CNC, já que alcançou 0% de sobrevivência bem mais cedo, no tempo de 96 h. Isto se deve provavelmente ao fato de que esta linhagem apresenta em seu genoma uma cópia extra do gene ADR1, que é responsável pela regulação positiva do promotor ADH2. SOBREVIVÊNCIA DOS TRANSFORMANTES EH MEIO DE CULTURA YPD2% ENSAIO COM A LINHAGEM DE Saccharozoyces cerevisiae S288CTable 3 [102] The JSC302 strain carrier bearing the CNC fragment was more sensitive to the suicidal effect than the other strain S288C / CNC and PE-2 / CNC, as it achieved 0% survival much earlier in 96 h. This is probably due to the fact that this strain has in its genome an extra copy of the ADR1 gene, which is responsible for the up-regulation of the ADH2 promoter. SURVIVAL OF TRANSFORMERS AND H YPD2% CULTURE MEDICINE Saccharozoyces cerevisiae S288C LINE TEST
[103] Foi escolhido o clone S288C/CNC para o ensaio porque como se pôde ver anteriormente, a linhagem transformada que apresenta integrado em seu genoma o fragmento CNC, contendo o cassete de expressão da nuclease cresceu menos quando comparada com as células controle.[103] The clone S288C / CNC was chosen for the assay because as can be seen earlier, the transformed strain that has integrated into its genome the CNC fragment containing the nuclease expression cassette grew less compared to the control cells.
[104] Os transformantes S. cerevisiae S288C/CNC, apresentaram crescimento normal até 60 h. A partir deste momento, o efeito suicida começou a manifestar-se sendo que, no ponto de 120 h já não eram mais detectadas células viáveis (Figura 6-A). ENSAIO COM A LINHAGEM DE Saccharomyces cerevisiae PE-2 [105] As mesmas condições foram utilizadas para o ensaio com as células de S. cerevisiae PE-2 e PE-2/CNC.[104] S. cerevisiae S288C / CNC transformants showed normal growth up to 60 h. From this moment on, the suicidal effect began to manifest itself, and by 120 h viable cells were no longer detected (Figure 6-A). Saccharomyces cerevisiae PE-2 LINEAGE TEST [105] The same conditions were used for the S. cerevisiae PE-2 and PE-2 / CNC cell assay.
[106] De modo geral, esta linhagem comportou-se de maneira semelhante à linhagem S288C, durante o crescimento em meio completo YPD2%.[106] Overall, this strain behaved similarly to strain S288C during growth in complete YPD2% medium.
[107] As células PE-2, controle e transformadas, apresentaram o mesmo perfil de crescimento até 60 h de incubação, quando então apenas as células transformadas começaram a apresentar diminuição de viabilidade, alcançando morte total um pouco após o ponto de 140 h. Em comparação com a linhagem S288C, a cinética de inativação celular foi inferior para a linhagem PE-2 (Figura 6-B). ENSAIO COM A LINHAGEM DE Saccharomyces cerevisiae JSC302 [108] A linhagem JSC302/CNC8 começou a apresentar o efeito suicida mais tarde do que as demais linhagens, isto é, somente a partir de 72 h. Entretanto, a partir de 72 h, a queda na viabilidade foi muito mais rápida para esta linhagem, que acabou chegando à morte total mais cedo (96 h) do que as outras linhagens (Figura 6-C).[107] Transformed control and PE-2 cells showed the same growth profile until 60 h of incubation, when only the transformed cells began to show viability, reaching total death shortly after the 140 h point. Compared to the S288C strain, the cell inactivation kinetics were lower for the PE-2 strain (Figure 6-B). Saccharomyces cerevisiae JSC302 LINE TEST [108] The JSC302 / CNC8 line began to show suicidal effect later than the other lines, that is, only after 72 h. However, from 72 h onwards, the drop in viability was much faster for this strain, which eventually reached full death earlier (96 h) than the other strains (Figure 6-C).
[109] Como se pode observar da análise das Figuras 6 (A, B e C), a linhagem PE-2, embora tenha apresentado maior velocidade de consumo da glicose, quando portadora do cassete de expressão nucA integrado, foi aquela que apresentou maior resistência ao efeito letal da nuclease, apresentando morte total no tempo mais longo. Talvez esta linhagem tenha um mecanismo de reparação de quebras de dupla fita do DNA mais eficiente que as linhagens de laboratório. Também é possível que a linhagem PE-2 produza proteases em maior quantidade que as demais, visto que se trata de uma linhagem de ploidia superior a 1.[109] As can be seen from the analysis of Figures 6 (A, B and C), the PE-2 strain, although presenting the highest glucose consumption rate, when carrying the integrated nucA expression cassette, was the one with the highest resistance to the lethal effect of nuclease, showing complete death in the longest time. Perhaps this strain has a more efficient double-stranded DNA repair mechanism than laboratory strains. It is also possible for the PE-2 strain to produce more proteases than the others, since it is a ploidy strain greater than 1.
[110] A linhagem S288C apresentou uma curva de sobrevivência comparável à da linhagem PE-2, porém alcançou plena inativação mais cedo (120 h).[110] The S288C strain had a survival curve comparable to the PE-2 strain, but achieved full inactivation earlier (120 h).
[111] A linhagem JSC302 foi aquela que resistiu por mais tempo ao efeito letal da nuclease, uma vez que começou a apresentar inativação somente a partir de 72 h, enquanto as demais começaram em 60 h. Entretanto, a partir deste ponto, a linhagem JSC302 sofreu uma redução de sobrevivência muito mais rápida que as demais linhagens, de tal modo que alcançou inativação total no tempo mais curto (96 h), enquanto as células-controle mantiveram a sua viabilidade inalterada até pelo menos 144 horas nas condições empregadas (Figura 6-C) . A explicação talvez se deva à presença na linhagem JSC302 de uma cópia extranumerária do gene ADR1, cujo produto funciona como regulador positivo do promotor ADH2/GAPDH. Além disto, a linhagem JSC302 é portadora de uma mutação no gene PEP4, que codifica uma importante protease da levedura, que poderia estar destruindo a nuclease nas linhagens capazes de produzir esta protease. Entretanto, não se pode afirmar que seja esta a razão, por falta dos controles isogênicos, consistindo da linhagem JSC302, sem estas alterações genotipicas. De qualquer maneira, a inativação da linhagem JSC302, a partir de 72 h, segue uma cinética exponencial, sem nenhuma inflexão na curva, diferentemente das demais linhagens analisadas, o que demonstra a sua maior sensibilidade ao efeito suicida.[111] The JSC302 strain was the one that resisted the lethal nuclease effect for the longest time, as it began to inactivate only after 72 h, while the others began at 60 h. However, from this point on, the JSC302 strain suffered a much faster survival reduction than the other strains, so that it achieved complete inactivation in the shortest time (96 h), while the control cells remained viable until at least 144 hours under the conditions employed (Figure 6-C). The explanation may be due to the presence in the JSC302 lineage of a super copy of the ADR1 gene, whose product acts as a positive regulator of the ADH2 / GAPDH promoter. In addition, the JSC302 strain carries a mutation in the PEP4 gene that encodes an important yeast protease that could be destroying the nuclease in strains capable of producing this protease. However, this cannot be said to be the reason for the lack of isogenic controls consisting of the JSC302 strain without these genotypic changes. In any case, the inactivation of the JSC302 line, after 72 h, follows an exponential kinetics, without any curve inflection, unlike the other lines analyzed, which demonstrates its greater sensitivity to the suicidal effect.
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DOS TRANSFORMANTESSTABILITY ANALYSIS OF TRANSFORMERS
[112] A estabilidade do cassete de expressão integrado no genoma das linhagens S288C, PE-2 e JSC302, durante o crescimento, foi analisada após 100 repiques sucessivos em meio completo YPD2% e semeadura em meio sólido SD8% acrescido de canavanina, através do cálculo de perda por geração (Tabela 4).[112] The stability of the S288C, PE-2 and JSC302 genome-integrated expression cassette during growth was analyzed after 100 successive spikes in complete YPD2% medium and sowing in SD8% solid medium plus canavanine by calculation of loss per generation (Table 4).
[113] A porcentagem de perda do fenótipo de resistência à canavanina e portanto do fragmento CNC integrado no genoma, foi zero em todas as linhagens transformantes analisadas. A estabilidade do sistema, portanto é de 100%. Ao final das consecutivas repicagens foi realizada a análise por PCR da presença do gene nucA nas células transformadas (Figura 7) , para detecção da presença do fragmento CNC ainda integrado no genoma da célula, como garantia de que não houve deleção do gene CAN1 e conseqüentes resultados falsos positivos quando da semeadura em meio SD8% + Can.[113] The percentage loss of the canavanin resistance phenotype and therefore of the genome-integrated CNC fragment was zero in all transformant strains analyzed. The stability of the system is therefore 100%. At the end of consecutive subcultures, PCR analysis of the presence of the nucA gene in the transformed cells was performed (Figure 7), to detect the presence of the CNC fragment still integrated in the cell genome, as a guarantee that there was no deletion of the CAN1 gene and consequent false positive results when sowing in SD8% + Can medium.
Tabela 4 [114] A análise da estabilidade do fragmento íntegrativo CMC confirmou a alta eficiência e estabilidade do sistema, já que nào foi observada nenhuma perda da informação clonada, enfatizado pelos resultados obtidos em nieio completo, sem. nenhuma pressão seletiva em favor dos transformantes, [115] Há grande vantagem industrial na utilização· de um sistema integra ti vo com este aqui descrito, uma vez que fica minimizado o problema da perda de plasmidios durante o crescimento celular e a informação heteróloga permanece de forma estável no genoma do organismo durante inúmeras gerações.Table 4 [114] Analysis of the stability of the CMC integrative fragment confirmed the high efficiency and stability of the system, as no loss of cloned information was observed, emphasized by the results obtained in complete nio without. no selective pressure in favor of transformants, [115] There is great industrial advantage in the use of an integral system as described herein, since the problem of plasmid loss during cell growth is minimized and heterologous information remains uneven. stable in the genome of the organism for countless generations.
ANÁLISE DA MASSA SECA DAS LINHAGENS TRANSFORMADASDRY MASS ANALYSIS OF TRANSFORMED LINES
[116] Com o objetivo de avaliar o rendimento protéico das diferentes linhagens sob influência da ação da nucleáse, analisou-se a massa seca dos clones transformantes das linhagens PE-2, S288C e JSC302, após 24 h, 72 h e 120 h de crescimento.[116] In order to evaluate the protein yield of different strains under the influence of nuclease action, the dry mass of the transformant clones of the PE-2, S288C and JSC302 strains after 24h, 72h and 120h growth were analyzed. .
[117] Os transformantes S288C/CNC e PE-2/CNC forneceram medidas de massa seca com valores semelhantes a seus controles. O mesmo não ocorreu com a linhagem JSC302/CNC, onde a quantidade de massa seca, principalmente no ponto de 120 h foi bem inferior ao controle (Figura 8) . Na análise da massa seca das linhagens transformadas, todas elas forneceram uma concentração de massa seca final inferior ao controle (Figura 8).[117] Transformers S288C / CNC and PE-2 / CNC provided dry mass measurements with values similar to their controls. The same did not occur with the JSC302 / CNC strain, where the amount of dry mass, especially at the 120 h point was much lower than the control (Figure 8). In the dry mass analysis of the transformed strains, all of them provided a final dry mass concentration lower than the control (Figure 8).
[118] Estes resultados podem ser justificados pelo fato de a nucleáse ser uma enzima que degrada inespecificamente DNA e RNA; a degradação das moléculas de RNA que seriam traduzidas em proteína não mais o serão, resultando em um decréscimo do rendimento protéico celular. Dentre as linhagens analisadas, a linhagem transformada JSC302/CNC foi a que menor massa seca final apresentou, precisamente porque é a linhagem que apresentou maior sensibilidade ao efeito da nucleáse, sendo que a massa seca inclui também os ácidos nucléicos.[118] These results may be justified by the fact that nuclease is an enzyme that nonspecifically degrades DNA and RNA; the degradation of RNA molecules that would be translated into protein will no longer be, resulting in a decrease in cellular protein yield. Among the strains analyzed, the JSC302 / CNC transformed strain presented the lowest final dry mass, precisely because it is the strain that presented the highest sensitivity to the effect of nuclease, and the dry mass also includes nucleic acids.
DOSAGEM DO CONTEÚDO DE dsDNA NAS LINHAGENS TRANSFORMADAS QUE EXPRESSAM A NUCLEÁSEDOSAGE OF DsDNA CONTENT IN TRANSFORMED LINES EXPRESSING NUCLEASIS
[119] As linhagens transformadas, após inoculo inicial de 1 x 106 células/mL em meio de cultura YPD2%, tiveram seus DNAs totais extraídos após diferentes tempos de crescimento (24 h, 72 h e 120 h) e efetuou-se a medida da concentração de DNA em espectrofotômetro para avaliar se havia ocorrido degradação pela ação da nuclease heteróloga (Figura 9).[119] Transformed strains, after initial inoculation of 1 x 10 6 cells / mL in YPD2% culture medium, had their total DNAs extracted after different growth times (24 h, 72 h and 120 h) and the measurement of DNA concentration in a spectrophotometer to assess whether degradation by heterologous nuclease action had occurred (Figure 9).
[120] A análise da quantidade de dsDNA das diferentes linhagens transformadas em comparação com as linhagens controle, sem o cassete de expressão da nuclease (Figura 9) , demonstrou como esperado um decréscimo de dsDNA nas linhagens transformadas, principalmente na linhagem JSC302, provavelmente devido ao fato desta linhagem apresentar características que potencializam a ação da nuclease. Em contraste aos resultados obtidos por BALAN (1999), onde em 24 h, todas as células estavam mortas, na presente invenção foi observado que o decréscimo da quantidade de dsDNA é gradual.[120] Analysis of the amount of dsDNA from different transformed strains compared to control strains without the nuclease expression cassette (Figure 9) showed as expected a decrease in dsDNA in the transformed strains, mainly in the JSC302 strain, probably due to This strain has characteristics that enhance the action of nuclease. In contrast to the results obtained by BALAN (1999) where in 24 h all cells were dead, in the present invention it was observed that the decrease in the amount of dsDNA is gradual.
DOSAGEM DA CONCENTRAÇÃO PROTÉICA DOS TRANSFORMANTESDOSAGE OF PROTEIN CONCENTRATION OF TRANSFORMERS
[121] Os clones transformantes Nuc+ e respectivos controles das diferentes linhagens da levedura S. cerevisiae foram analisados quanto ao rendimento protéico nos tempos de 24 h, 72 h e 120 h. A extração protéica foi realizada de acordo com KUSHNIROV, V.V. Rapid and reliable protein extraction from yeast. Yeast 16: 857, 2000. Os resultados estão apresentados na Figura 10. Pode-se observar que a linhagem PE-2 Nuc+ em relação à linhagem controle apresentou um acentuado decréscimo na concentração protéica. 0 mesmo ocorreu com a linhagem S288C Nuc+ em relação ao seu controle, sendo que se verificou maior concentração protéica nas células controle, com exceção do tempo de 72 h. Entretanto, para a linhagem JSC302 Nuc+, somente no tempo de 24 h foi observado um rendimento protéico maior para as células controle, ao passo que, nos tempos de 72 h e 120 h, as concentrações protéicas das duas linhagens se equipararam.[121] Nuc + transformant clones and respective controls of the different S. cerevisiae yeast strains were analyzed for protein yield at 24 h, 72 h and 120 h. Protein extraction was performed according to KUSHNIROV, V.V. Rapid and reliable protein extraction from yeast. Yeast 16: 857, 2000. The results are shown in Figure 10. It can be seen that the PE-2 Nuc + strain compared to the control strain showed a marked decrease in protein concentration. The same occurred with the S288C Nuc + strain compared to its control, with higher protein concentration in the control cells, except for the 72 h time. However, for the JSC302 Nuc + strain, only at 24 h time a higher protein yield was observed for the control cells, whereas at 72 h and 120 h the protein concentrations of the two strains matched.
[122] Um certo grau de diminuição da concentração de proteínas era esperado por ser inevitável em condições de degradação inespecífica dos RNAs celulares. O ideal seria, portanto encontrar um ponto de equilíbrio, em que a redução no conteúdo protéico seja mínima, ao mesmo tempo em que a redução do teor de ácidos nucléicos seja máxima. Das linhagens analisadas, aquela que mostrou estar mais próxima desta condição de equilíbrio foi a linhagem JSC302, que, após 12 0 h, apresentou o mais baixo conteúdo de dsDNA e nenhuma redução das proteínas totais em relação ao controle.[122] A certain degree of decrease in protein concentration was expected to be unavoidable under conditions of nonspecific degradation of cellular RNAs. Ideally, therefore, a balance should be found where the reduction in protein content is minimal while the reduction in nucleic acid content is maximum. Of the strains analyzed, the one that showed to be closer to this equilibrium condition was the JSC302 strain, which, after 120 h, presented the lowest dsDNA content and no reduction of total proteins in relation to the control.
[123] Uma provável explicação reside no fato de que a linhagem JSC302 apresenta características genotípicas, que, além de acentuar a expressão da nuclease, inibem a degradação de enzimas por proteases, de tal modo que propicia um aumento na degradação de DNA e RNA, diminuindo a formação de complexos nucleoprotéicos, que são um dos principais fatores responsáveis pela diminuição do rendimento na extração protéica do SCP.[123] A likely explanation lies in the fact that the JSC302 strain has genotypic characteristics which, in addition to enhancing nuclease expression, inhibit protease degradation of enzymes, thereby enhancing DNA and RNA degradation, decreasing the formation of nucleoprotein complexes, which are one of the main factors responsible for the decrease in SCP protein extraction yield.
[124] Estudos prévios mostraram que a maioria dos métodos utilizados para a redução do conteúdo de ácidos nucléicos no produto final de SCP, além de promoverem o seu encarecimento, promovem também uma diminuição no seu rendimento final.[124] Previous studies have shown that most of the methods used to reduce the nucleic acid content in the SCP end product, in addition to promoting its higher cost, also promote a decrease in its final yield.
[125] 0 sistema aqui descrito proporciona uma redução dos custos do processo de produção de SCP, já que é a própria levedura quem destruirá os seus ácidos nucléicos ao final do processo fermentativo.[125] The system described here provides a reduction in the costs of the SCP production process as it is the yeast itself that will destroy its nucleic acids at the end of the fermentation process.
[126] Os resultados obtidos na presente invenção demonstram a possibilidade de utilização deste sistema em fermentações industriais, uma vez que a informação heteróloga clonada em nivel cromossômico não se perde ao longo das sucessivas divisões celulares, tendo sido alcançada uma estabilidade de 100% na produção da nuclease heteróloga.[126] The results obtained in the present invention demonstrate the possibility of using this system in industrial fermentations, since the heterologous information cloned at chromosomal level is not lost along successive cell divisions, and 100% production stability has been achieved. of heterologous nuclease.
[127] Todas as publicações mencionadas no relatório descritivo são aqui incorporadas por referência. Várias modificações e variações do sistema da invenção vão ser evidentes para aqueles versados na técnica, sem que se afaste do âmbito e do espirito da invenção. Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com a modalidade preferida especifica, deve-se entender que a invenção, como reivindicada, não deve ser indevidamente limitada a essa modalidade especifica.[127] All publications mentioned in the descriptive report are incorporated herein by reference. Various modifications and variations of the inventive system will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. While the invention has been described in conjunction with the specific preferred embodiment, it is to be understood that the invention as claimed should not be unduly limited to that specific embodiment.
ReivindicaçõesClaims
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BRPI0306254A BRPI0306254B1 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | process for reducing the single cell protein nucleic acid content by expressing a heterologous nuclease |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021162809A3 (en) * | 2020-01-09 | 2021-10-28 | Duke University | Compositions and methods for auto-inducible cellular lysis and nucleotide hydrolysis |
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2003
- 2003-12-17 BR BRPI0306254A patent/BRPI0306254B1/en active IP Right Grant
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WO2021162809A3 (en) * | 2020-01-09 | 2021-10-28 | Duke University | Compositions and methods for auto-inducible cellular lysis and nucleotide hydrolysis |
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