BRPI0613004A2 - mutant expandase, polynucleotide, expression vector or cassette, host cell, method of producing a mutant expandase, and method of producing an α-lactam compound of interest - Google Patents

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Abstract

EXPANDASE MUTANTE, POLINUCLEOTIDEO, VETOR OU CASSETE DE EXPRESSÂO, CÉLULA HOSPEDEIRA, MÉTODO DE PRODUZIR UMA EXPANDASE MUTANTE E METODO DE PRODUZIR UM COMPOSTO <225>-LACTÂMICO DE INTERESSE A presente invenção se relaciona a uma expandase mutante que é uma variante de um polipeptídeo modelo com atividade expandase onde a expandase mutante possui uma atividade expandase aumentada em, pelo menos, 2,5 vezes in vítro para adipil-6-APA em comparação com um polipeptídeo modelo com atividade expandase.MUTANT EXPANDASE, POLYNUCLEOTIDE, VECTOR OR EXPRESSION CASSETTE, HOST CELL, METHOD OF PRODUCING A MUTANT EXPANDASE AND METHOD OF PRODUCTING A <225> -LACTAMIC COMPOUND OF A INTEREST A variant of a polymorphic variant with expandase activity where the mutant expandase has at least 2.5-fold increased in vitro expansion for adipil-6-APA compared to a model polypeptide with expandase activity.

Description

EXPANDASE MUTANTE, POLINUCLEOTIDEO, VETOR OU CASSETE DEEXPRESSÃO, CÉLULA HOSPEDEIRA, MÉTODO DE PRODUZIR UMAEXPANDASE MUTANTE E MÉTODO DE PRODUZIR UM COMPOSTO β-LACTÂMICO DE INTERESSEMUTANT EXPANDASE, POLYNUCLEOTIDE, VECTOR OR EXCESSION CASSETTE, HOST CELL, METHOD OF PRODUCING A MUTANT EXPANDASE AND METHOD OF PRODUCING A β-LACMIC COMPOUND OF INTEREST

A presente invenção se relaciona a enzimas expandadesmutantes, polinucleotídeos codificando tais enzimas, amicroorganismos transformados com os referidospolinucleotídeos codificando tais enzimas expandasesmutantes e com a utilização de tais enzimas expandasesmutantes ou tais microorganismos na expansão do anel deácido 5-carboxipentanoil-6-aminopenicilânico (adipil-6-ΑΡΑ= ad-6-ΑΡΑ).The present invention relates to expandersmutant enzymes, polynucleotides encoding such enzymes, microorganisms transformed with said polynucleotides encoding such expandase mutant enzymes and the use of such expandasesmutant enzymes or such microorganisms in the expansion of the 5-carboxypentanoyl-6-aminopenicylic acid ring -ΑΡΑ = ad-6-ΑΡΑ).

Antibióticos beta-lactâmicosconstituem o grupo maisimportante de compostos antibióticos com uma longa históriade utilização clínica. Dentro deste grupo, os proeminentessão as penicilinas e as cefalosporinas. Penicilinas sãonaturalmente produzidas por diversos fungos filamentosostais como Penicillium (por exemplo, P. chrysogenum) .Cefalosporinas são naturalmente produzidas por diversosmicroorganismos tais como Acremonium (por exemplo, A.chrysogenum) e Streptomyces (por exemplo, Streptomycesclavuligerus).Beta-lactam antibiotics are the most important group of antibiotic compounds with a long history of clinical use. Within this group, prominences are penicillins and cephalosporins. Penicillins are naturally produced by various filamentous fungi such as Penicillium (eg P. chrysogenum). Cephalosporins are naturally produced by various microorganisms such as Acremonium (eg A.chrysogenum) and Streptomyces (eg Streptomycesclavuligerus).

Como um resultado de técnicas clássicas demelhoramento de linhagem, os níveis de produção dosantibióticos em P. chrysogenum e A. chrysogenum melhoraramnotavelmente ao longo das décadas passadas. Com o crescenteconhecimento das vias biossintéticas levando a penicilinase cefalosporinas e o advento da tecnologia do DNArecombinante, novas ferramentas para o melhoramento daslinhagens de produção se tornaram disponíveis.A maioria das enzimas envolvidas na biossíntese de β-lactamas foi identificada e seus genes correspondentesforam clonados, como pode ser encontrado em Ingolia eQueener, Med Res Ver (1989) 9:245-264 (rota de biossíntesee enzimas) e Aharonowitz, Cohen e Martin, Ann Ver Microbiol(1992) 46:461-495 (clonagem gênica).As a result of classical lineage enhancement techniques, antibiotic production levels in P. chrysogenum and A. chrysogenum have improved markedly over the past decades. With the growing knowledge of biosynthetic pathways leading to cephalosporin penicillinase and the advent of recombinant DNA technology, new tools for improving production lines have become available. Most of the enzymes involved in β-lactam biosynthesis have been identified and their corresponding genes cloned, such as can be found in Ingolia eQueener, Med Res See (1989) 9: 245-264 (biosynthesis route and enzymes) and Aharonowitz, Cohen and Martin, Ann See Microbiol (1992) 46: 461-495 (gene cloning).

As primeiras duas etapas na biossíntese de penicilinaem P. chrysogenum são a condensação de três aminoácidosácido L-5-amino-5-carboxipentanóico (ácido L-a-aminoadípico) (A) , L-cisteína (C) e L-valina (V) notripeptídeo LLD-ACV, seguido por ciclagem deste tripeptídeopara formar isopenicilina N. Este composto contém aestrutura β-lactâmica típica.The first two steps in penicillin biosynthesis in P. chrysogenum are the condensation of three amino acids L-5-amino-5-carboxypentanoic acid (La-aminoadipic acid) (A), L-cysteine (C) and L-valine (V) notripeptide LLD-ACV, followed by cycling of this tripeptide to form isopenicillin N. This compound contains the typical β-lactam structure.

O terceiro passo envolve a substituição da cadeialateral hidrofílica do ácido L-5-amino-5-carboxipentanóicopela cadeia lateral pela ação da enzima aciltransferase(AT).The third step involves the replacement of the hydrophilic L-5-amino-5-carboxypentanoic acid chain-side chain by the side chain by the action of the enzyme acyltransferase (AT).

Na EP-A-044 818 O foi descrita que a reação desubstituição enzimática mediada por AT é realizada dentrode uma organela celular, o microcorpo. A observação quequantidades substanciais de deacetoxicefalosporina C (DAOC)pode ser formada por transformantes P. chrysogenum não-precursores expressando deacetoxicefalosporina C sintase(EC 1.14.20.1 - DAOCS, daqui em diante indicado comoexpandase) implica na presença de quantidades significantesde penicilina Ν, o substrato natural para expandase, em P.chrysogenum (Alvi et al. , J. Antibiot (1995) 48:338-340).Entretanto, as cadeias laterais D-a-amino-adipil de DAOCnão podem ser facilmente removidas.In EP-A-044 818 O it has been described that the AT-mediated enzymatic disubstitution reaction is performed within a cell organelle, the micro-body. Observation that substantial quantities of deacetoxycephalosporin C (DAOC) may be formed by non-precursor P. chrysogenum transformants expressing deacetoxycephalosporin C synthase (EC 1.14.20.1 - hereinafter referred to as "expand") implies the presence of significant amounts of penicillin Ν, the substrate. natural for expandase in P.chrysogenum (Alvi et al., J. Antibiot (1995) 48: 338-340). However, the DAOC-Da-adipyl side chains cannot be easily removed.

Cefalosporinas são muito mais caras do quepenicilinas. Uma razão é que algumas cefalosporinas (porexemplo, cefalexina) são feitas a partir de penicilinas porum número de conversões químicas. Outra razão é que, atéentão, apenas cefalosporinas com uma cadeia lateral D-a-amino-adipil podiam ser fermentadas. Cefalosporinas C,certamente o material inicial mais importante nesserespeito, é muito solúvel em água em qualquer pH, destamaneira implicando em processos de isolamento longos ecustosos utilizando tecnologia de coluna cara e de difícilmanejo. A Cefalosporina C obtida nesta maneira era para serconvertida em cefalosporinas utilizadas terapeuticamentepor um número de conversões químicas e enzimáticas.Cephalosporins are much more expensive than penicillins. One reason is that some cephalosporins (eg cephalexin) are made from penicillins by a number of chemical conversions. Another reason is that until then only cephalosporins with a D-α-amino-adipyl side chain could be fermented. Cephalosporins C, certainly the most important starting material in this respect, is very soluble in water at any pH, thus implying costly long isolation processes using expensive and difficult-to-handle column technology. Cephalosporin C obtained in this manner was to be converted to therapeutically used cephalosporins by a number of chemical and enzymatic conversions.

Os métodos atualmente preferidos na indústria parapreparar o intermediário ácido 7-amino-deacetoxicefaloporânico (7-ADCA) envolve etapas químicascomplexas levando a expansão e derivação de penicilina G.Uma das etapas químicas necessárias para produzir 7-ADCAenvolve a expansão de estrutura do anel de penicilina com 5membros para uma estrutura de anel de cefalosporina com 6membros (veja, por exemplo, EUA 4,003,894). Esteprocessamento químico complexo é tanto caro e nocivo para oambiente.Currently preferred methods in the industry for preparing the 7-amino-deacetoxyicephoporoporic acid intermediate (7-ADCA) involve complex chemical steps leading to the expansion and derivation of penicillin G. One of the chemical steps required to produce 7-ADCA involves the expansion of penicillin ring structure 5-membered to a 6-membered cephalosporin ring structure (see, for example, US 4,003,894). This complex chemical processing is both costly and harmful to the environment.

Conseqüentemente, há um grande desejo de substituirtais processos químicos com reações enzimáticas tais comocatálise enzimática, preferencialmente durante fermentação.Uma chave para a substituição do processo de expansãoquímica por um processo biológico é a enzima central na viabiossintética da cefalosporina, expandase.Consequently, there is a strong desire to replace chemical processes with enzymatic reactions such as enzymatic catalysis, preferably during fermentation. A key to replacing the chemical expansion process with a biological process is the central enzyme in the cephalosporin viabiosynthetic expandase.

A enzima expandase da bactéria Streptomycesclavuligerus (S. clavuligerus) foi descoberta comorealizando, em alguns casos, expansões do anel depenicilina. Quando introduzida em P. chrysogenum, esta podeconverter a estrutura do anel de penicilina na estrutura doanel de cef alosporina, como descrito em Cantwell et al. ,Proc R Soc Lond B (1992) 248:283-289. A enzima expandasefoi bem caracterizada (EP-A- 0366354) tanto bioquímica efuncionalmente, assim como foi o seu gene correspondente.Tanto mapas físicos do gene cefE (o gene codificando aenzima expandase de S. clavuligerus - EP-A-0341892),seqüência de DNA e estudos de transformação em P.chrysogenum com cefE foram descritos. A seqüência de DNA ede aminoácido da enzima expandase de S. clavuligerus estãorepresentadas na SEQ ID NO 1.The enzyme expandase of the bacterium Streptomycesclavuligerus (S. clavuligerus) has been found to perform, in some cases, expansions of the depenicillin ring. When introduced into P. chrysogenum, it can convert the structure of the penicillin ring to the cephalosporin ring structure, as described in Cantwell et al. Proc Proc Soc Lond B (1992) 248: 283-289. The well-characterized expandasefying enzyme (EP-A-0366354) was both biochemically and functionally, as was its corresponding gene. Both physical maps of the cefE gene (the gene encoding S. clavuligerus aenzyme expandase - EP-A-0341892), sequence of DNA and transformation studies on P.chrysogenum with cefE have been described. The amino acid DNA sequence of the S. clavuligerus expandase enzyme is shown in SEQ ID NO 1.

Outra fonte de uma enzima expandase é a bactériaNocardia lactamdurans (N. Iactamdurans, formalmente S.Iactamdurans). Tanto as propriedades bioquímicas da enzimae da seqüência de DNA o gene codificando a enzima foramdescritas - veja Cortes et al. , J Gen Microbiol (1987)133:3165-3174 e Coque et al., Mol Gen Genet (1993) 236:453-458, respectivamente.Another source of an expandase enzyme is the bacterium Nocardia lactamdurans (N. Iactamdurans, formally S.Iactamdurans). Both the biochemical properties of the DNA sequence enzyme and the gene encoding the enzyme have been described - see Cortes et al. , J Gen Microbiol (1987) 133: 3165-3174 and Coque et al., Mol Gen Genet (1993) 236: 453-458, respectively.

Recentemente, novos genes expandase (cefE) e enzimasforam encontrados em Streptomyces jumonjinensis,Streptomyees ambofaeiens e Streptomyees ehartreuses - vejaHsu et al. (2004), Appl. and Environm. Microbiol. 70, 6257-6263. Tabela 1 sumariza as identidades de seqüência deaminoácido de diversas expandases e mostra que asidentidades de seqüência variam de 67 a 85%, dependendo dafonte da enzima.Recently, new expansionase (cefE) genes and enzymes have been found in Streptomyces jumonjinensis, Streptomyees ambofaeiens and Streptomyees ehartreuses - see Hsu et al. (2004), Appl. and Environm. Microbiol. 70, 6257-6263. Table 1 summarizes the amino acid sequence identities of various expandases and shows that sequence identities range from 67 to 85%, depending on the source of the enzyme.

Tabela 1: Identidades de seqüência de aminoácido dediversas expandases (dados tirados de Hsu et al.).<table>table see original document page 6</column></row><table>Table 1: Amino acid sequence identities of various expandases (data taken from Hsu et al.). <table> table see original document page 6 </column> </row> <table>

Na biossíntese das cefalosporinas nas célulasprocarióticas, a deacetoxicefalosporina-C ésubseqüentemente convertida a deacetil-cefalosporina-C pelaenzima deacetilcefalosporina C sintase também chamada dedeacetoxicefalosporina-C hidroxilase ou hidrolase (EC1.14.11.26 - DACS). Genes codificando tais hidroxilases sãonomeados genes cefE (por exemplo, veja Hsu et al. ) . Asexpandases encontradas em células eucarióticas, porexemplo, Acremonium chrysogenum podem catalisar a conversãodireta de penicilina N para deacetoxicefalosporina-C devidoà presença de tanto atividade expandase como hidrolase, apartir de agora chamado cefEF (veja Hsu et al.) .In the biosynthesis of cephalosporins in prokaryotic cells, deacetoxycephalosporin-C is subsequently converted to deacetyl cephalosporin-C by the enzyme deacetylcephalosporin C synthase also called dedeacetoxycephalosporin-C hydroxylase or hydrolase (EC1.14.11.26 - D) Genes encoding such hydroxylases are called cefE genes (for example, see Hsu et al.). Asexpandases found in eukaryotic cells, for example, Acremonium chrysogenum may catalyze the direct conversion of penicillin N to deacetoxycephalosporin-C due to the presence of both expandase and hydrolase activity, henceforth called cefEF (see Hsu et al.).

Como definido aqui, o termo expandase se relaciona aenzimas expandases (EC 1.14.20.1, codificadas por genescefE) assim como expandases também processadas em adição aatividade hidrolase (EC 1.14.20.1 + EC 1.14.11.26codificadas por genes cefEF).As defined herein, the term expandase relates to expandase enzymes (EC 1.14.20.1, encoded by genescefE) as well as expandases also processed in addition to hydrolase activity (EC 1.14.20.1 + EC 1.14.11.26coded by cefEF genes).

Uma vez que a enzima expandase catalisa a expansão doanel tiazolidina de 5 membros da penicilina N ao aneldihidrotiazina de 6 membros do DAOC, esta enzima pode ser,é claro, um candidato local lógico para substituir o anelde expansão dos processos químicos. Infelizmente, a enzimatrabalha no intermediário da penicilina N na viabiossintética da cefalosporina, mas não ou muitoineficientemente nas penicilinas prontamente disponíveisnão caras como as produzidas por P. chrysogenum, comopenicilina V ou penicilina G. A penicilina N não estádisponível comercialmente e mesmo quando expandida, suacadeia lateral D-a-amino-adipil não pode ser facilmenteremovida por acilases de penicilina.Since the expandase enzyme catalyzes the expansion of the 5-membered thiazolidine ring from penicillin N to the 6-membered DAOC aneldihydrothiazine, this enzyme may, of course, be a logical local candidate to replace the expansion ring of chemical processes. Unfortunately, the enzyme works in the penicillin N intermediate in the cephalosporin viabiosynthetic pathway, but not or very poorly in the readily available penicillins not expensive as those produced by P. chrysogenum, comopenicillin V or penicillin G. Penicillin N is not commercially available and even when expanded, its lateral chain. Da-amino adipyl cannot easily be removed by penicillin acylases.

Foi reportado que a enzima expandase é capaz deexpandir penicilinas com cadeias laterais particulares noderivado 7-ADCA correspondente. Esta característica daexpandase foi explorada na tecnologia como divulgada na EP-A-0532341, W095/04148 e W095/04149. Nestas divulgações aconversão química in vitro da penicilina G para 7-ADCA foisubstituída pela conversão in vivo de certos derivadosácido 6-aminopenicilânico (6-ΑΡΑ) em linhagens Penicilliumchrysogenum transformadas com um gene expandase.The expandase enzyme has been reported to be able to expand penicillins with corresponding non-derivative 7-ADCA side chains. This feature of the expansion has been exploited in technology as disclosed in EP-A-0532341, W095 / 04148 and W095 / 04149. In these disclosures the in vitro chemical conversion of penicillin G to 7-ADCA has been replaced by the in vivo conversion of certain 6-aminopenicillanic acid derivatives (6-ΑΡΑ) into Penicilliumchrysogenum strains transformed with an expandase gene.

Mais particularmente, EP-A-0532341 ensina a utilizaçãoin vivo da enzima expandase em P. chrysogenum, emcombinação com uma cadeia lateral adipil (daqui em diantereferida como adipil) como um estoque de comida, a qual éum substrato para a enzima aciltransf erase em P.chrysogenum. Isto leva a formação de adipil-6-ΑΡΑ, o qualestá convertido por uma enzima expandase introduzida nalinhagem de P. chrysogenum para produzir adipil-7-ADCA.Finalmente, a remoção da cadeia lateral adipil estádescrita, produzindo 7-ADCA Omo um produto final. Alémdisso, EP-A-540210 ensina a produção similar de adipil-7-ADAC e adipil-7-ACA.More particularly, EP-A-0532341 teaches the in vivo use of the expandase enzyme in P. chrysogenum, in combination with an adipil side chain (hereinafter referred to as adipil) as a food stock, which is a substrate for the P acyltransferase enzyme. .chrysogenum. This leads to the formation of adipil-6-ΑΡΑ, which is converted by an expandase enzyme introduced in P. chrysogenum alignment to produce adipil-7-ADCA. Finally, removal of the adipil side chain is described, producing 7-ADCA Omo an end product. . In addition, EP-A-540210 teaches the similar production of adipil-7-ADAC and adipil-7-ACA.

Como uma abordagem alternativa, expansão de penicilinaG utilizando P. chrysogenum transformada com cefE foiproposta na EP0828850. Além disso, com o objetivo demelhorar a expansão de penicilina G a utilização do genecefE mutante de S. clavuligerus foi descrita. EUA5,919,680, WO 98/02551, WO 99/33994, WO 01/85951 e EP134 8759 todas divulgam genes cefE mutantes alegadamentecodificando para enzimas possuindo uma atividade expandasemais alta sobre penicilina G.As an alternative approach, expansion of penicillin G using cefE transformed P. chrysogenum was proposed in EP0828850. In addition, in order to improve penicillin G expansion, the use of S. clavuligerus mutant genecefE has been described. US5,919,680, WO 98/02551, WO 99/33994, WO 01/85951 and EP134 8759 all disclose mutant cefE genes allegedly encoding enzymes having a higher expandase activity on penicillin G.

No entanto, estas expandases mutantes continuam nãofornecendo um processo comercialmente atraente para aprodução de cefalosporinas.However, these mutant expandases still do not provide a commercially attractive process for cephalosporin production.

Por conseguinte, há uma necessidade de melhoramentoadicional do processo onde cefalosporinas são preparadas apartir da expansão de adipil-APA. Este processo écaracterizado por uma remoção eficiente do material dacadeia lateral a partir do material do núcleo dacefalosporina. Uma etapa para melhorar ainda mais esteprocesso é melhoramento da atividade de expandase sobreadipil-6-ΑΡΑ.Therefore, there is a need for further process improvement where cephalosporins are prepared from adipil-APA expansion. This process is characterized by efficient removal of the side chain material from the dacephalosporin core material. One step to further improve this process is to improve sobreadipil-6-de expansion activity.

Em um primeiro aspecto, a invenção fornece umaexpandase mutante que é uma variante de um polipeptídeomodelo com atividade expandase. Preferencialmente, ainvenção fornece uma expandase mutante, onde a expandasemutante possui uma atividade expandase in vitro, pelomenos, 2,5 vezes aumentada para adipil-6-ΑΡΑ em comparaçãocom um polipeptídeo modelo com atividade expandase. Adeterminação da atividade expandase in vitro para adipil-6-APA está descrita em detalhe nos Materiais e Métodos. Maispreferencialmente, na atividade expandase in vitro paraadipil-6-ΑΡΑ da expandase mutante é melhorada em, pelomenos, 3 vezes, mais preferencialmente em, pelo menos, 4vezes, mais preferencialmente em, pelo menos, 5 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 6 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 7 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 8 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 9 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 10 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 11 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 12 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 13 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 14 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 15 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 16 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 17 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 18 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 19 vezes, maispreferencialmente em, pelo menos, 20 vezes. Esta invençãotambém fornece uma expandase mutante a qual estápreferencialmente sendo modificada, pelo menos, em umaposição de aminoácido selecionada a partir do grupoconsistindo das posições 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101, 105,113, 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277, 278,280, 281, 293, 300, 306, 307 e 311 utilizando a numeraçãoda posição da seqüência de aminoácido da enzima expandasecodificada pelo gene cefE de Strptomyces clavuligerus. Aseqüência do gene cefE de Strptomyces clavuligerus assimcomo a seqüência de aminoácido codificada pelo referidogene cefE estão descritas na SEQ ID NO: 1. Maispreferencialmente, a expandase mutante é modificada, pelomenos, em uma posição de aminoácido selecionada a partir dogrupo consistindo das posições 2, 59, 89, 90, 99, 105, 113,170, 177, 209, 213, 217, 249, 251, 277, 278, 280 e 293.In a first aspect, the invention provides a mutant expansion which is a variant of a polypeptide model with expandase activity. Preferably, the invention provides a mutant expandase, wherein the mutant expandase has at least 2.5-fold increased in vitro expandase activity for adipyl-6-ΑΡΑ as compared to a model polypeptide with expandase activity. Determination of in vitro expandase activity for adipil-6-APA is described in detail in the Materials and Methods. More preferably, the in vitro expandase activity for mutant expandase paraadipyl-6-expand is improved by at least 3-fold, more preferably at least 4-fold, more preferably at least 5-fold, more preferably at least 6-fold. times, more preferably at least 7 times, more preferably at least 8 times, more preferably at least 9 times, more preferably at least 10 times, more preferably at least 11 times, more preferably at, at least 12 times, more preferably at least 13 times, more preferably at least 14 times, more preferably at least 15 times, more preferably at least 16 times, more preferably at least 17 times more preferably at least 18 times, more preferably at least 19 times, more preferably at least 20 times. This invention also provides a mutant expandase which is preferably being modified at least in an amino acid position selected from the group consisting of positions 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101, 105,113, 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277, 278,280, 281, 293, 300, 306, 307 and 311 using the amino acid sequence numbering of the expanded enzyme encoded by the Strptomyces clavuligerus cefE gene. Consequence of the Strptomyces clavuligerus cefE gene as well as the amino acid sequence encoded by said cefE gene are described in SEQ ID NO: 1. More preferably, the mutant expandase is modified, at least, at an amino acid position selected from the group consisting of positions 2, 59 , 89, 90, 99, 105, 113.170, 177, 209, 213, 217, 249, 251, 277, 278, 280 and 293.

Mais preferencialmente, a expandase mutante é modificada,pelo menos, em uma posição de aminoácido selecionada apartir do grupo consistindo das posições 2, 89, 90, 99,105, 177, 251, 278, 280 e 293.More preferably, the mutant expandase is modified at least one amino acid position selected from the group consisting of positions 2, 89, 90, 99.105, 177, 251, 278, 280 and 293.

Com "expandase alterada ou mutante" no contexto dapresente invenção é significado que qualquer enzimapossuindo atividade expandase, a qual não tenha sido obtidaa partir de uma fonte natural e da qual a seqüência deaminoácido difere a partir da seqüência de aminoácidocompleta da enzima expandase natural.By "altered or mutated expandase" in the context of the present invention is meant that any enzyme having expandase activity, which has not been obtained from a natural source and from which the amino acid sequence differs from the full amino acid sequence of the natural expandase enzyme.

Mais preferencialmente, a invenção fornece umaexpandase mutante onde a expandase mutante possui umaatividade expandase in vifcro, pelo menos, 2,5 vezesaumentada para adipil-6 - APA em comparação com umpolipeptídeo modelo com atividade expandase, mais preferencialmente, pelo menos, 3 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 4 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 5 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 6 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 7 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 8 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 9 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 10 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 11 vezes, mais preferencialmente, pelo menos, 12 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 13 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 14 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 15 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 16 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 17 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 18 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 19 vezes, maispreferencialmente, pelo menos, 20 vezes e onde a expandasemutante está preferencialmente sendo modificada em, pelomenos uma posição de aminoácido selecionada a partir dogrupo consistindo das posições 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101,105, 113, 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277,278, 280, 281, 293, 300, 306, 307 e 311 utilizando anumeração da posição da seqüência de aminoácido da enzimaexpandase codificada pelo gene cefE de Strptomycesclavuligerus. Mais preferencialmente, a expandase mutante émodificada, pelo menos, em uma posição de aminoácidoselecionada a partir do grupo consistindo das posições 2,59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177, 209, 213, 217, 249,251, 278, 280 e 293. Mais preferencialmente, a expandasemutante é modificada, pelo menos, em uma posição deaminoácido selecionada a partir do grupo consistindo dasposições 2, 89, 90, 99, 105, 177, 251, 278, 280 e 293.More preferably, the invention provides a mutant expandase wherein the mutant expandase has at least 2.5-fold increased in vitro activity for adipyl-6-APA compared to a template polypeptide with expandase activity, more preferably at least 3-fold higher. preferably at least 4 times, more preferably at least 5 times, more preferably at least 6 times, more preferably at least 7 times, more preferably at least 8 times, more preferably at least 9 times times, more preferably at least 10 times, more preferably at least 11 times, more preferably at least 12 times, more preferably at least 13 times, more preferably at least 14 times, more preferably at least 15 times, more preferably at least 16 times, more preferably at least 17 times, more preferably at least 18 times, more preferably, p at least 19 times, more preferably at least 20 times and where the mutant expander is preferably being modified by at least one amino acid position selected from the group consisting of positions 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101,105, 113 , 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277,278, 280, 281, 293, 300, 306, 307 and 311 using amino acid sequence position enumeration of the enzyme cpE encoded by the Strptomycesclavuligerus cefE gene . More preferably, the mutant expandase is modified at least at an amino acid position selected from the group consisting of positions 2,59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177, 209, 213, 217, 249,251, 278 280 and 293. More preferably, the mutant expander is modified at least at an amino acid position selected from the group consisting of depositions 2, 89, 90, 99, 105, 177, 251, 278, 280 and 293.

A atividade da expandase pode ser mensurada sobdiversas condições. A concentração do substrato (porexemplo, adipil-6-ΑΡΑ) no ensaio de atividade determina sea atividade da expandase é mensurada sob condições onde oVmáx determina a atividade (no caso da concentração dosubstrato ser muito mais alta, por exemplo, 5-20 vezes, doque o Km da expandase para o seu substrato) ou sobcondições onde em adiçao o Km é determinante da. atividadeda expandase (o caso da concentração do substrato seraproximadamente igual ao ou (muito) abaixo - por exemplo,<0,05 - 0,02 vezes - do que o Km da expandase para o seusubstrato). O fator melhoramento das expandases mutantespode ser mensurado sob estas várias condições.Expansion activity can be measured under various conditions. The substrate concentration (eg adipil-6-ΑΡΑ) in the activity assay determines the activity of the expandase is measured under conditions where the maxmax determines the activity (if the substrate concentration is much higher, eg 5-20 times, than the Km of the expansion to its substrate) or under conditions where in addition the Km is determinant of. expandase activity (the case of substrate concentration will be approximately equal to or (much) below - for example, <0.05 - 0.02 times - than the Km of expandase for its substrate). The enhancement factor of mutant expandases can be measured under these various conditions.

A modificação em uma posição de aminoácido podecompreender uma substituição por outro aminoácido,selecionado a partir do grupo consistindo de 20 L-aminoácidos que ocorrem na Natureza - veja Tabela 2.Alternativamente, a modificação da posição do aminoácidopode compreender uma deleção do aminoácido na referidaposição. Além disso, a modificação em uma posição deaminoácido pode compreender uma substituição de um ou maisaminoácidos no lado C-terminal ou N-terminal do referidoaminoácido.Modification at an amino acid position may comprise a substitution for another amino acid selected from the group consisting of 20 L-amino acids that occur in nature - see Table 2. Alternatively, modification of the amino acid position may comprise a deletion of the amino acid in said position. Further, modification to an amino acid position may comprise a substitution of one or more amino acids on the C-terminal or N-terminal side of said amino acid.

Tabela 2Table 2

<table>table see original document page 12</column></row><table><table>table see original document page 13</column></row><table><table> table see original document page 12 </column> </row> <table> <table> table see original document page 13 </column> </row> <table>

O peptídeo modelo com atividade expandase comoutilizado na presente invenção é selecionado a partir dogrupo consistindo de um polipeptideo com atividadeexpandase, preferencialmente possuindo uma seqüência deaminoácido de acordo com a SEQ ID NO: 1 e polipeptídeos comatividade expandase possuindo uma seqüência de aminoácidocom uma porcentagem de identidade com uma porcentagem deidentidade de, pelo menos, 70%, mais preferencialmente,pelo menos, 75%, mais preferencialmente, pelo menos, 80%,mais preferencialmente, pelo menos, 85%, maispreferencialmente, pelo menos, 90%, mais preferencialmente,pelo menos, 95%, tal como as enzimas expandases que estãosumarizadas na Tabela 1.The model peptide with expandase activity as used in the present invention is selected from the group consisting of a polypeptide with an expanding activity, preferably having an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 1 and polypeptides with an expanding activity having an amino acid sequence with a percent identity with an identity percentage of at least 70%, more preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, such as the expansion enzymes that are summarized in Table 1.

A presente invenção preferencialmente forneceexpandases mutantes que possuem modificações pelo menos em1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101, 105, 113,155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277, 278, 280,281, 293, 300 e 311.The present invention preferably provides mutant pandases having modifications at least 1 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101, 105, 113,155, 170, 177, 209, 213, 217, 244. , 249, 251, 277, 278, 280,281, 293, 300 and 311.

1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177,209, 213, 217, 249, 251, 278, 280 e 293.• 1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 89, 90, 99, 105, 177, 251, 278, 280e 293.1 or more selected amino acid positions from the group consisting of 2, 59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177,209, 213, 217, 249, 251, 278, 280 and 293. • 1 or more selected amino acid positions of the group consisting of 2.89, 90, 99, 105, 177, 251, 278, 280, and 293.

• 2 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 89, 277, 281 e 300, maispreferencialmente nas posições 2+281 ou 89+281 ou 277+300.• 2 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 89, 277, 281 and 300, more preferably at positions 2 + 281 or 89 + 281 or 277 + 300.

• 3 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 89, 281, 293 e 311, maispreferencialmente nas posições 2+89+281 ou 89+281+311 ou89+281+293.• 3 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 89, 281, 293 and 311, more preferably at positions 2 + 89 + 281 or 89 + 281 + 311 or89 + 281 + 293.

• 4 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 73, 89, 90, 217, 244, 277, 280,281, 306, 307 e 311, mais preferencialmente nas posições2+277+280+281 ou 2+281+307+311 OU 73+89+281+311 ou89+217+281+311 ou 89+244+281+311 ou 89+281+307+311 OU277+281+306+311 OU 89+281+306+311 OU 90+281+3 06+311.4 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 73, 89, 90, 217, 244, 277, 280,281, 306, 307 and 311, more preferably at positions 2 + 277 + 280 + 281 or 2 + 281 + 307 + 311 OR 73 + 89 + 281 + 311 or89 + 217 + 281 + 311 or 89 + 244 + 281 + 311 or 89 + 281 + 307 + 311 OU277 + 281 + 306 + 311 OR 89 + 281 + 306 + 311 OR 90+ 281 + 306 + 311.

• 5 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 73, 89, 90, 155, 213, 249, 278,281, 293, 300, 306, 307 e 311, mais preferencialmente nasposições 2+89+281+306+311 ou 2+155+281+306+311 ou73+89+213+281+311 OU 89+78+218+307+311, 89+281+293+300+311ou 89+249+281+307+311.• 5 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 73, 89, 90, 155, 213, 249, 278,281, 293, 300, 306, 307 and 311, more preferably at 2 + 89 + 281 + 306 + 311 or 2 + 155 + 281 + 306 + 311 or73 + 89 + 213 + 281 + 311 OR 89 + 78 + 218 + 307 + 311, 89 + 281 + 293 + 300 + 311 or 89 + 249 + 281 + 307 + 311.

• 6 posições de aminoácidos selecionadas do grupoconsistindo de 90+105+113+281+306+311.• 6 amino acid positions selected from the group consisting of 90 + 105 + 113 + 281 + 306 + 311.

• 7 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 73, 89, 105, 113, 155, 170, 177,251, 277, 280, 281, 293, 300, 306, 307 e 311, maispreferencialmente 73+89+281+293+300+307+311 ou105+113+155+177+281+306+311 ou 155+177+277+280+281+306+311.7 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 73, 89, 105, 113, 155, 170, 177,251, 277, 280, 281, 293, 300, 306, 307 and 311, more preferably 73 + 89 + 281 + 293 + 300 + 307 + 311 or 105 + 113 + 155 + 177 + 281 + 306 + 311 or 155 + 177 + 277 + 280 + 281 + 306 + 311.

• 8 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de 2, 89, 90, 99, 105, 113, 155, 177,277, 281, 307 e 311, mais preferencialmente nas2+90+99+105+113+281+306+311 ou2+90+105+113+155+177+277+281.• 8 or more amino acid positions selected from the group consisting of 2, 89, 90, 99, 105, 113, 155, 177,277, 281, 307 and 311, more preferably nas2 + 90 + 99 + 105 + 113 + 281 + 306 + 311 or2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 277 + 281.

• 9 posições de aminoácidos selecionadas do grupoconsistindo de 2+90+105+113+155+177+281+306+311.• 9 amino acid positions selected from the group consisting of 2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 281 + 306 + 311.

• 10 posições de aminoácidos selecionadas do grupoconsistindo de 2, 59, 90, 101, 105, 113, 155, 177, 209,277, 281, 307 e 311 mais preferencialmente nas2+90+105+113+155+177+277+281+3 06+311.• 10 amino acid positions selected from the group consisting of 2, 59, 90, 101, 105, 113, 155, 177, 209,277, 281, 307 and 311, most preferably nas2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 277 + 281 + 306 + 311.

• 11 posições de aminoácidos selecionadas do grupoconsistindo de 2, 90, 105, 113, 155, 177, 277, 281, 293,307, 311.• 11 amino acid positions selected from the group consisting of 2, 90, 105, 113, 155, 177, 277, 281, 293,307, 311.

A invenção, além disso, fornece expandases mutantes comodefinido anteriormente aqui que são variantes da expandasede Streptomyces clavuligerus, a expandase mutante estandomodificada nas posições de aminoácido selecionadas a partirdo grupo consistindo das posições D2, S59, M73, T89, N90,M99, Y101, T105, G113, C155, H170, P177, G209, T213, Y217,H244, R249, L277, E280, C281, T293, G300, R306, R307 e A311onde a letra precedente do número denota o respectivoaminoácido (código de uma letra) e o número subseqüente daposição da seqüência de aminoácido da enzima expandase deStreptomyces clavuligerus a qual está descrita na SEQ IDNO: 1.The invention further provides mutant expandases as defined hereinbefore which are variants of the Streptomyces clavuligerus expander, the mutant expandase being randomized to the amino acid positions selected from the group consisting of positions D2, S59, M73, T89, N90, M99, Y101, T105. , G113, C155, H170, P177, G209, T213, Y217, H244, R249, L277, E280, C281, T293, G300, R306, R307 and A311 where the preceding letter of the number denotes the respective amino acid (one letter code) and the subsequent number deposition of the amino acid sequence of the Streptomyces clavuligerus expandase enzyme which is described in SEQ IDNO: 1.

Expandases mutantes preferidas que são variantes daexpandase de Streptomyces clavuligerus possuem modificaçõesem, pelo menos,Preferred mutant expandases which are variants of Streptomyces clavuligerus expansion have modifications at least

• 1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, S59, M73, T89, N90, M99, T105,G113, C155, Η170, Ρ177, G209, Τ213, Υ217, Η244, R249, D251,L277, Α27 8, Ε280, C281, Τ293, G300, R306, R307 e Α311.• 1 or more selected amino acid positions from the group consisting of D2, S59, M73, T89, N90, M99, T105, G113, C155, Η170, Ρ177, G209, Τ213, Η224, R249, D251, L277, Α27 8, Ε280, C281, Τ293, G300, R306, R307 and Α311.

• 1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, S59, T89, N90, M99, T105, G113,H170, P177, G209, T213, Y217, R249, D251, A278, E280 eT293.• 1 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, S59, T89, N90, M99, T105, G113, H170, P177, G209, T213, Y217, R249, D251, A278, E280 and T293.

• 1 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, T89, N90, M99, T105, P177, D251,A27 8, E280 e T293.• 1 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, T89, N90, M99, T105, P177, D251, A278, E280 and T293.

2 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, T89, L277, C281 e G300.2 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, T89, L277, C281 and G300.

• 3 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, T89, C281, T293 e Ali.• 3 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, T89, C281, T293 and Ali.

• 4 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, M73, T89, N90, Y217, H244, L277,E280, C281, R306, R307 e A311.• 4 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, M73, T89, N90, Y217, H244, L277, E280, C281, R306, R307 and A311.

• 5 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, M73, T89, N90, C155, T213, R249,A27 8, C281, T293, R306, R307 e A311.• 5 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, M73, T89, N90, C155, T213, R249, A278, C281, T293, R306, R307 and A311.

6 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de N90+T105+G113+C281+R306+A311.6 or more amino acid positions selected from the group consisting of N90 + T105 + G113 + C281 + R306 + A311.

• 7 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, M73, T89, T105, G113, C155, H170,P177, D251, L277, E280, C281, T293, G300, R306, R307 eA311.• 7 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, M73, T89, T105, G113, C155, H170, P177, D251, L277, E280, C281, T293, G300, R306, R307, and A311.

• 8 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, T89, N90, M99, T105, G113, C155,P177, L277, C281, R306, R307 e A311.• 8 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, T89, N90, M99, T105, G113, C155, P177, L277, C281, R306, R307 and A311.

• 9 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo deD2+N90+T105+G113+C155+P177+C281+R306+A311.• 9 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2 + N90 + T105 + G113 + C155 + P177 + C281 + R306 + A311.

• 10 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, S59, N90, T105, G113, T105, G113,C155, P177, G2 09, L277, C281, R306, R307, A311.• 10 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, S59, N90, T105, G113, T105, G113, C155, P177, G2 09, L277, C281, R306, R307, A311.

· 11 ou mais posições de aminoácidos selecionadas dogrupo consistindo de D2, N90, T105, G113, C155, P177, L277,C2 81, R3 06, R307 e A311.11 or more amino acid positions selected from the group consisting of D2, N90, T105, G113, C155, P177, L277, C2 81, R3 06, R307 and A311.

Modificações preferidas nas respectivas posições naexpandase de Streptomyces clavuligerus são as seguintes(utilizando o código de uma letra para aminoácidos)Preferred modifications to respective positions in Streptomyces clavuligerus naexpandase are as follows (using the one-letter amino acid code)

• D na posição 2 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por aminoácidos hidrofílicos Υ, Ν, H, D, Q, E,K, R, S, ou T, preferencialmente por Y7 N, Q, ou H. Maispreferidas são as substituições D2Y, D2N e D2H.• D at position 2 according to SEQ ID NO 1 substituted by hydrophilic amino acids Υ, Ν, H, D, Q, E, K, R, S, or T, preferably Y7 N, Q, or H. Most preferred are substitutions D2Y, D2N and D2H.

· M na posição 7 3 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, V, I, L, N, Q, Η, K ou R,preferencialmente por N, Q, H, L ou I. Mais preferidas sãoas substituições M73H e M73I.M at position 73 according to SEQ ID NO 1 replaced by A, V, I, L, N, Q, Η, K or R, preferably N, Q, H, L or I. More preferred are M73H substitutions. and M73I.

• T na posição 8 9 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por K, R, A, C, Ρ, V, I, L ou M,preferencialmente por A, V, I, L, R ou K. Maispreferencialmente A V ou K. Mais preferida é a substituiçãoT89K.• T at position 89 according to SEQ ID NO 1 substituted by K, R, A, C, Ρ, V, I, L or M, preferably by A, V, I, L, R or K. Most preferably AV or K. Most preferred is the T89K substitution.

• N na posição 90 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por H, R, Κ, N, Q, W, S, C, T ou Y,preferencialmente por K, R, N, S, W. Mais preferidas são assubstituições N90W e N90S.• N at position 90 according to SEQ ID NO 1 substituted by H, R, Κ, N, Q, W, S, C, T or Y, preferably by K, R, N, S, W. Most preferred are substitutions. N90W and N90S.

• M na posição 99 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, R, K, Q, Ε, N, D, S ou T,preferencialmente por K, Q, E ou T. Mais preferida é asubstituição M99T.M at position 99 according to SEQ ID NO 1 substituted by A, R, K, Q, Ε, N, D, S or T, preferably K, Q, E or T. Most preferred is M99T substitution.

• T na posição 105 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, V, I, L, R, Κ, H, Q ou N,preferencialmente por V, I, L, R ou K. Mais preferidas sãoas substituições T105I e T105K.T at position 105 according to SEQ ID NO 1 substituted by A, V, I, L, R, Κ, H, Q or N, preferably V, I, L, R or K. More preferred are substitutions T105I and T105K.

• G na posição 113 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, P, Q, K, R, E, D ou N, maispreferencialmente por A, D, E, Q, K ou R. Mais preferida éa substituição G113D.G at position 113 according to SEQ ID NO 1 replaced by A, P, Q, K, R, E, D or N, more preferably A, D, E, Q, K or R. Most preferred is G113D substitution.

C na posição 155 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, N, S, Τ, V, W, mais preferencialmentepor A, S, Τ, V ou W. Mais preferida é a substituição C155W.C at position 155 according to SEQ ID NO 1 is replaced by A, N, S, Τ, V, W, more preferably by A, S, Τ, V or W. Most preferred is substitution C155W.

• P na posição 177 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por Κ, E, L, A, V, Τ, I, mais preferencialmentepor L, A, V, Τ, I. Mais preferidas são as substituiçõesP177L e P177I.• P at position 177 according to SEQ ID NO 1 replaced by Κ, E, L, A, V, Τ, I, more preferably by L, A, V, Τ, I. More preferred are substitutions P177L and P177I.

• T na posição 213 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por Q, G, A, V, I, R, S, mais preferencialmentepor G, A, V, I, S. Mais preferida é a substituição T213A.T at position 213 according to SEQ ID NO 1 replaced by Q, G, A, V, I, R, S, more preferably by G, A, V, I, S. Most preferred is substitution T213A.

Y na posição 217 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, V, Η, Ρ, Τ, N ou Q, maispreferencialmente por A, Ρ, N, Q ou H. Mais preferida é asubstituição Y217H.Y at position 217 according to SEQ ID NO 1 substituted by A, V, Η, Ρ, Τ, N or Q, more preferably by A, Ρ, N, Q or H. More preferred is Y217H substitution.

• H na posição 244 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por N, Q, K ou R, mais preferencialmente K ouR Mais preferida é a substituição H244R.• H at position 244 according to SEQ ID NO 1 replaced by N, Q, K or R, more preferably K or R More preferred is H244R substitution.

• R na posição 24 9 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por G, S, Τ, N, D, Q, Ε, K, R H ou C, maispreferencialmente G, S, D, N ou C. Mais preferida é asubstituição R249C.• D na posição 251 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por G.• R in position 249 according to SEQ ID NO 1 replaced by G, S, Τ, N, D, Q, Ε, K, RH or C, more preferably G, S, D, N or C. Most preferred is substitution. • D at position 251 according to SEQ ID NO 1 replaced by G.

• L na posição 277 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por E, A, Q, K, R, H ou T, maispreferencialmente Q, Ε, K, R, Η, T. Mais preferidas são assubstituições L277Q, L277T e L277K.• L at position 277 according to SEQ ID NO 1 substituted by E, A, Q, K, R, H or T, more preferably Q, Ε, K, R, Η, T. Most preferred are L277Q, L277T and L277K substitutions. .

• E na posição 28 0 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por G, A, Q, K, R ou H, mais preferencialmenteG, Q ou R. Mais preferida é a substituição E280G.E is at position 280 according to SEQ ID NO 1 replaced by G, A, Q, K, R or H, more preferably G, Q or R. Most preferred is the substitution E280G.

· C na posição 281 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por Y, S, L, W, A, S, T ou H, maispreferencialmente A, S, Tf W, H ou Y. Mais preferida é asubstituição C281Y.C in position 281 according to SEQ ID NO 1 substituted by Y, S, L, W, A, S, T or H, more preferably A, S, Tf W, H or Y. More preferred is C281Y substitution.

• T na posição 293 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por S, D, Ν, K ou R, mais preferencialmente S,K ou R. Mais preferida é a substituição T293K.• T at position 293 according to SEQ ID NO 1 substituted by S, D, Ν, K or R, more preferably S, K or R. Most preferred is the substitution T293K.

• G na posição 300 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por A, S, Τ, N, D, Q, Ε, K, R, H ou L, maispreferencialmente A, S, Τ, K, R, H ou L. Mais preferidassão as substituições G300S, G300K e G300L.• G in position 300 according to SEQ ID NO 1 substituted by A, S, Τ, N, D, Q, Ε, K, R, H or L, more preferably A, S, Τ, K, R, H or L More preferred are G300S, G300K and G300L replacements.

• R na posição 306 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por H ou uma deleção.• R in position 306 according to SEQ ID NO 1 replaced by H or a deletion.

• R na posição 3 07 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por Τ, K,A, S, V, G, D, N, Q, E, R1 Η, I ou umadeleção, mais preferencialmente S, Τ, K, R, Η, I ou umadeleção. Mais preferidas são as substituições R307T, R307Ie R307deleção.R in position 3 07 according to SEQ ID NO 1 substituted by Τ, K, A, S, V, G, D, N, Q, E, R 1 Η, I or a deletion, more preferably S, Τ, K, R, Η, I or a deletion. Most preferred are substitutions R307T, R307I and R307.

• A na posição 311 de acordo com a SEQ ID NO 1substituído por D.• A in position 311 according to SEQ ID NO 1 replaced by D.

Expandases altamente preferidas são as expandasesmutantes que estão sumarizadas nas Tabelas 3 e 4 .preferencialmente, as expandases mutantes fornecidas pelapresente invenção possuem uma melhora na atividadeexpandase de, pelo menos, 2,5 vezes em adipil-6-ΑΡΑ comodefinido antes. Alternativamente, as expandases mutantesfornecidas pela presente invenção possuem uma melhora naatividade expandase em Pen-G de, pelo menos, 1,5 vezes emcomparação com um polipeptídeo modelo com atividadeexpandase, mais preferencialmente de, pelo menos, 3 vezes,mais preferencialmente de, pelo menos, 4 vezes, maispreferencialmente de, pelo menos, 5 vezes, maispreferencialmente de, pelo menos, 6 vezes, maispreferencialmente de, pelo menos, 7 vezes, maispreferencialmente de, pelo menos, 8 vezes. Expandasesmutantes com uma atividade melhorada em Pen-G podem serutilizadas vantajosamente em um processo para a produção defenilacetil-7-ADCA como descrito mais abaixo.Preferencialmente, as expandases mutantes fornecidas pelapresente invenção possuem uma expandase melhorada em ambosadipil-6-ΑΡΑ assim como Pen-G como definido anteriormenteaqui.Highly preferred expandases are the mutant expandases which are summarized in Tables 3 and 4. Preferably, the mutant expandases provided by the present invention have an at least 2.5-fold improvement in the above-defined adipyl-6-ΑΡΑ activity. Alternatively, the mutant expandases provided by the present invention have an improvement in Pen-G expandase activity of at least 1.5-fold compared to a template polypeptide with expanding activity, more preferably at least 3-fold, more preferably at least , 4 times, more preferably at least 5 times, more preferably at least 6 times, more preferably at least 7 times, more preferably at least 8 times. Mutant expandases with improved Pen-G activity can be advantageously used in a process for the production of defenylacetyl-7-ADCA as described below. Preferably, mutant expandases provided by the present invention have improved expandase on both adipyl-6-ΑΡΑ as well as Pen-G. G is as previously defined herein.

A presente invenção também fornece expandases mutantescom uma atividade expandase diminuída ou mesmo ausente comiso-penicilina N (iPN). Preferencialmente a atividadeexpandase com tanto adipil-6-ΑΡΑ ou Pen-G não é afetada,mas mais preferencialmente a atividade expandase com tantoadipil-6-ΑΡΑ ou Pen-G ou ambas é melhorada como definidoanteriormente aqui. A vantagem destas expandases mutantesmais preferidas é que a diminuição ou mesmo ausência daatividade expandase com iso-penicilina N (iPN) resulta emmenos subprodutos em um processo de fermentação produzindoadipil-7-ADCA ou fenilacetil-7-ADCA.The present invention also provides mutant expandases with decreased or even absent comiso-penicillin N (iPN) expandase activity. Preferably the activity expanding with either adipil-6-ΑΡΑ or Pen-G is unaffected, but more preferably the expansionase activity with tantoadipil-6-ΑΡΑ or Pen-G or both is improved as hereinbefore defined. The advantage of these more preferred mutant expandases is that the decrease or even absence of isase-penicillin N (iPN) expandase activity results in fewer byproducts in a fermentation process producing adipyl-7-ADCA or phenylacetyl-7-ADCA.

Expandases mutantes preferidas possuem uma atividadeexpandase diminuída ou mesmo ausente com iso-penicilina N(iPN) como um substrato opcionalmente combinado com umaatividade expandase melhorada em ad-6-ΑΡΑ como um substratoe foi modificado na posição 89 de acordo com a numeração deaminoácido da SEQ ID No 1 onde o aminoácido de ocorrêncianatural foi substituído, preferencialmente por umaminoácido positivamente carregado tal como lisina,arginina ou histidina; mais preferencialmente sendo lisina.Preferred mutant expandases have decreased or even absent iso-penicillin N (iPN) activity as a substrate optionally combined with enhanced ad-6-expand expandase activity as a substrate has been modified at position 89 according to the amino acid numbering of SEQ ID No. 1 where the naturally occurring amino acid has been substituted, preferably by a positively charged amino acid such as lysine, arginine or histidine; more preferably being lysine.

Uma expandase mutante altamente preferida éselecionada a partir de um grupo consistindo de H401, H402,H4 03, H501, H502, H503, H504, H505, H506, H507, H508, H601,H602, H603, H604, H605, H606, H607, H608, H609, H650, H651,H652, H653, H654, H655, H656, H657, H658, H659, H660, H661,H662, G601, G602, G603, G604, G605, G606, G607, G608, G609,G610, G611, G613, G614, H701, H702, H703, H704, H705, H706(veja Tabelas 3 e 4).A highly preferred mutant expandase is selected from a group consisting of H401, H402, H403, H501, H502, H503, H504, H505, H506, H507, H508, H601, H602, H603, H604, H605, H606, H607, H608, H609, H650, H651, H652, H653, H654, H655, H657, H658, H658, H660, H661, H662, G601, G602, G604, G605, G606, G607, G608, G606, G609 G611, G613, G614, H701, H702, H703, H704, H705, H706 (see Tables 3 and 4).

Em um segundo aspecto, a invenção fornece umpolinucleotídeo codificando a expandase mutante da presenteinvenção. 0 polipeptídeo codificando a expandase mutante deacordo com a presente invenção pode ser qualquerpolinucleotídeo que codifique a própria seqüência deaminoácido de acordo com a invenção. Alternativamente, opolinucleotídeo da invenção pode compreender uma seqüênciacodificante na qual a utilização do códon para diversosaminoácidos desvia da utilização do códon em S.clavuligerus. Por exemplo, a utilização do códon pode seradaptada para a utilização do códon de uma célulahospedeira particular, a qual será ou foi transformada como fragmento de DNA codificando a expandase alterada.In a second aspect, the invention provides a polynucleotide encoding the mutant expandase of the present invention. The polypeptide encoding the mutant expandase according to the present invention may be any polynucleotide encoding the amino acid sequence itself according to the invention. Alternatively, the opolinucleotide of the invention may comprise a coding sequence in which the use of codon for various amino acids deviates from the use of codon in S. clavuligerus. For example, codon usage may be adapted for codon usage of a particular host cell, which will be or has been transformed as a DNA fragment encoding the altered expandase.

Em um terceiro aspecto, a invenção fornece um vetor deexpressão ou cassete de expressão compreendendo opolinucleotideo da invenção como definido anteriormenteaqui.In a third aspect, the invention provides an expression vector or expression cassette comprising the opolinucleotide of the invention as defined hereinbefore.

Em um- quarto aspecto, a invenção fornece uma célulahospedeira transformada, transformada com o polinucleotideoda invenção ou o cassete de expressão da invenção. A célulahospedeira transformada pode ser utilizada para a produçãoda expandase mutante da invenção ou a célula hospedeirapode ser utilizada para a produção de um composto beta-lactâmico de interesse.In a fourth aspect, the invention provides a transformed host cell transformed with the invention polynucleotide or the expression cassette of the invention. The transformed host cell may be used for the production of the mutant expandase of the invention or the host cell may be used for the production of a beta-lactam compound of interest.

Células hospedeiras para a produção de expandasemutante da invenção são preferencialmente célulashospedeiras as quais são conhecidas na arte para produçãoeficiente de sua proteína ou enzima, tanto extracelular ouintracelularmente, por exemplo, microorganismos tais comofungo, levedura e bactéria. Exemplos de células hospedeiraspreferidas compreendem, mas não se limitam a, os seguintesgêneros: Aspergillus (por exemplo, A. niger, A. oryzea) ,Penicillium (por exemplo, P. emersonii, P. ehrysogenum) ,Saccaromyces (por exemplo, S. cerevisiae), Kluyveromyces(por exemplo, K. laetis), Baeillus (por exemplo, B.subtilis, B. Iieheniformis, B. amyloliquefaeiens).Eseheriehia (E. eoli), Streptomyees (por exemplo, S.elavuligerus).Host cells for the production of mutant expanders of the invention are preferably host cells which are known in the art for efficient production of their protein or enzyme, either extracellular or intracellularly, for example microorganisms such as fungus, yeast and bacteria. Examples of preferred host cells include, but are not limited to, the following genera: Aspergillus (eg, A. niger, A. oryzea), Penicillium (eg, P. emersonii, P. ehrysogenum), Saccaromyces (eg, S. cerevisiae), Kluyveromyces (eg K. laetis), Baeillus (eg B. subtilis, B. ihenheniformis, B. amyloliquefaeiens). Seheriehia (E. eoli), Streptomyees (eg S.elavuligerus).

Células hospedeiras para produção de um composto beta-lactâmico de interesse são preferencialmente célulashospedeiras que são conhecidas na arte para produçãoeficiente de seu composto beta-lactâmico. Exemplos decélulas hospedeiras preferidas compreendem, mas não selimitam a, aos seguintes gêneros: Penicillium (por exemplo,P. ehrysogenum) , Acremonium (por exemplo, A. chrysogenum) ,Streptomyces (por exemplo, S. elavuligerus) , Nocardia (porexemplo, N. lactamdurans) , Lysobacter (por exemplo, L.Iactamgenus) e espécies Flavobaeterium.Host cells for producing a beta-lactam compound of interest are preferably host cells which are known in the art for efficient production of their beta-lactam compound. Examples of preferred host cells include, but are not limited to, the following genera: Penicillium (e.g., P. ehrysogenum), Acremonium (e.g., A. chrysogenum), Streptomyces (e.g., S. elavuligerus), Nocardia (e.g., N (lactamdurans), Lysobacter (e.g., L.Iactamgenus) and Flavobaeterium species.

Em um quinto aspecto, a invenção fornece um processopara a produção da expandase mutante da invençãocompreendendo cultivo de célula hospedeira transformada deacordo com a invenção sob condições que contribuem para aprodução da expandase mutante e, opcionalmente, recuperandoa expandase mutante. A expandase mutante recuperada podeser utilizada vantajosamente em um processo in vitro paraproduzir uma cefalosporina desejada a partir de umapenicilina correspondente, por exemplo, a expandase mutanterecuperada pode ser utilizada em um processo para produzirfenilacetil-7-ADCA a partir de Pen-G ou adipil-7-ADCA apartir de adipil-6-ΑΡΑ.In a fifth aspect, the invention provides a process for producing the mutant expandase of the invention comprising culturing transformed host cell according to the invention under conditions that contribute to the production of mutant expandase and optionally recovering the mutant expandase. The recovered mutant expandase may advantageously be used in an in vitro process to produce a desired cephalosporin from a corresponding penicillin, for example, mutant-recovered expandase may be used in a process to produce phenylacetyl-7-ADCA from Pen-G or adipil-7. -ADCA from adipil-6-ΑΡΑ.

Em um sexto aspecto, a invenção fornece um processopara a produção de um composto beta-lactâmico de interessecompreendendo cultivo da célula hospedeira transformada deacordo com a invenção compreendendo cultivo de célulahospedeira transformada de acordo com a invenção sobcondições que contribuem para a produção do composto beta-lactâmico de interesse e, opcionalmente, recuperando ocomposto beta-lactâmico. Compostos beta-lactam preferidospertencem ao grupo de cefalosporinas tais como fenilacetil-7-ADCA, adipil-7-ADCA, adipil-7-ADAC e adipil-7-ACA. Em umamodalidade preferida, a invenção fornece um processo para aprodução de fenilacetil-7-ADCA ou adipil-7-ADCA por cultivode uma linhagem de Penicillium chrysogenum selecionada, quefoi transformada com uma seqüência polinucleotidica dainvenção que codifica uma expandase mutante da invenção.In a sixth aspect, the invention provides a process for the production of a beta-lactam compound of interest comprising culturing the transformed host cell according to the invention comprising culturing the transformed host cell according to the invention under conditions which contribute to the production of the beta-lactam compound. of interest and optionally recovering the beta-lactam compound. Preferred beta-lactam compounds belong to the group of cephalosporins such as phenylacetyl-7-ADCA, adipyl-7-ADCA, adipyl-7-ADAC and adipyl-7-ACA. In a preferred embodiment, the invention provides a process for producing phenylacetyl-7-ADCA or adipyl-7-ADCA by cultivating a selected Penicillium chrysogenum strain, which has been transformed with an inventive polynucleotide sequence encoding a mutant expandase of the invention.

Uma expandase mutante altamente preferida é selecionada apartir do grupo consistindo de H401, H402, H403, H501,H502, H503, H504, H505, H506, H507, H508, H601, H602, H603,H604, H605, H606, H607, H608, H609, H650, H651, H652, H653,H654, H655, H656, H657, H658, H659, H660, H661, H662, G601,G602, G603, G604, G605, G606, G607, G608, G609, G610, G611,G613, G614, H701, H702, H703, H704, H705, H706 (vejaTabelas 3 e 4) . Para a produção de fenilacetil-7-ADCA, umaexpandase mutante é selecionada que possua um alto fator demelhora em Pen-G como um substrato. Para a produção deadipil-7-ADCA, uma expandase mutante é selecionada quepossua um fator de melhora em ad-6-ΑΡΑ como um substrato.A highly preferred mutant expandase is selected from the group consisting of H401, H402, H403, H501, H502, H503, H504, H505, H506, H507, H508, H601, H602, H603, H604, H605, H606, H607, H608, H609, H650, H651, H652, H653, H654, H655, H656, H658, H658, H659, H660, H661, H662, G601, G603, G604, G605, G606, G607, G608, G609, G610, G610 G613, G614, H701, H702, H703, H704, H705, H706 (see Tables 3 and 4). For the production of phenylacetyl-7-ADCA, a mutantexpandase is selected that has a high improvement factor in Pen-G as a substrate. For deadipil-7-ADCA production, a mutant expandase is selected that has an improvement factor in ad-6-ΑΡΑ as a substrate.

Em outra modalidade preferida, a invenção fornece umprocesso para a produção de 7-ADCA compreendendo o processopara a produção de fenilacetil-7-ADCA ou adipil-7-ADCA comodescrito aqui antes, seguida de, após purificação adicionaldos referidos derivados de 7-ADCA, uma etapa do processo naqual no qual a cadeia lateral fenilacetil ou adipil defenilacetil-7-ADCA e adipil-7-ADCA respectivamente éretirada por clivagem então gerando 7-ADCA e o ácidoliberado das cadeias laterais. A referida clivagem pode serobtida por meios químicos ou, mais preferencialmente,enzimaticamente utilizando uma enzima acilase. Acilasesapropriadas para a clivagem da cadeia lateral adipil sãoobteníveis a partir de diversas espécies de Pseudomonastais como Pseudomonas SY-77 ou Pseudomonas SE-83. Acilasesapropriadas para a clivagem das cadeias lateraisfenilacetil são as acilases penicilinas a partir daEscherichia coli ou Alcaligenes feacalis.In another preferred embodiment, the invention provides a process for the production of 7-ADCA comprising the process for producing phenylacetyl-7-ADCA or adipyl-7-ADCA as described hereinbefore, followed by, after further purification of said 7-ADCA derivatives, a process step in which the phenylacetyl or adipyl defenylacetyl-7-ADCA and adipyl-7-ADCA side chain respectively are cleaved off then generating 7-ADCA and the liberated acid of the side chains. Said cleavage may be obtained by chemical means or more preferably enzymatically using an acylase enzyme. Acyls suitable for adipyl side chain cleavage are obtainable from several Pseudomonastal species such as Pseudomonas SY-77 or Pseudomonas SE-83. Suitable acylases for cleavage of the phenylacetyl side chains are penicillin acylases from Escherichia coli or Alcaligenes feacalis.

Em um sétimo aspecto, a invenção fornece para aprodução de uma cefalosporina a partir da penicilinacorrespondente onde a expansão do anel tiazolidina de 5membros da penicilina para o anel dihidrotiazina de 6membros da cefalosporina ocorre em um processo in vitro,catalisado por uma expandase mutante da invenção. Em umprocesso preferido, adipil-6-ΑΡΑ é expandido a adipil-7-ADCA correspondente por uma mutante expandase da invenção,preferencialmente uma expandase mutante que possui um fatorde melhora alto adipil-6-ΑΡΑ como um substrato. Em outroprocesso preferido, Pen-G é expandido a fenilacetil-7-ADCAcorrespondente por uma expandase mutante da invenção,preferencialmente uma expandase mutante que possui um fatorde melhora alto adipil-6-ΑΡΑ como um substrato. O processopode ser seguido por, após purificação opcional dosreferidos derivados 7-ADCA, uma etapa do processo na qualas cadeias laterais de adipil-7-ADCA e fenilacetil-7-ADCAsão retiradas por clivagem gerando 7-ADCA e os ácidos dascadeias laterais liberados - vide supra. O produto finaldesejado 7-ADCA pode ser recuperado de acordo com métodosconhecidos na arte envolvendo clivagem química ouenzimática da cadeia lateral de adipil-7-ADCA oufenilacetil-7-ADCA e opcionalmente o 7-ADCA resultante podeser posteriormente purificado e/ou cristalizado.In a seventh aspect, the invention provides for the production of a cephalosporin from the corresponding penicillin where expansion of the penicillin 5-membered thiazolidine ring to the cephalosporin 6-membered dihydrothiazine ring occurs in an in vitro process catalyzed by a mutant expandase of the invention. In a preferred process, adipyl-6-ΑΡΑ is expanded to corresponding adipil-7-ADCA by a mutant expandase of the invention, preferably a mutant expandase that has a high improvement factor adipil-6-ΑΡΑ as a substrate. In another preferred process, Pen-G is expanded to phenylacetyl-7-ADCA corresponding to a mutant expandase of the invention, preferably a mutant expandase having a high improvement factor adipyl-6-ΑΡΑ as a substrate. The process may be followed by, after optional purification of said 7-ADCA derivatives, a process step in which adipyl-7-ADCA and phenylacetyl-7-ADCA side chains are cleaved off generating 7-ADCA and released side chain acids - see supra. The desired 7-ADCA end product may be recovered according to methods known in the art involving chemical or enzymatic cleavage of the adipyl-7-ADCA or phenylacetyl-7-ADCA side chain and optionally the resulting 7-ADCA may be further purified and / or crystallized.

Em um oitavo aspecto, a invenção fornece um métodopara obter as expandases mutantes da invenção onde oprocesso compreende as seguintes etapas:1. Mutagênese de um gene clonado codificando umpolipeptídeo modelo com atividade expandase então obtendouma coleção de genes mutagenizados codificando asexpandases mutantes;In an eighth aspect, the invention provides a method for obtaining the mutant expandases of the invention wherein the process comprises the following steps: 1. Mutagenesis of a cloned gene encoding a model polypeptide with expandase activity then obtained a collection of mutagenized genes encoding mutant asexpandases;

2. Expressão da coleção de genes mutagenizadoscodificando as expandases mutantes em um hospedeiroapropriado e varredura da coleção de expandases mutantespara uma atividade melhorada com um substrato apropriado;2. Expression of the mutagenized gene collection encoding the mutant expandases in an appropriate host and scanning the mutant expandase collection for enhanced activity with an appropriate substrate;

3. Opcionalmente repetindo as etapas 1 e 2 vezes oudiversas vezes utilizando tanto o gene codificando opolipeptídeo modelo com atividade expandase ou um ou maisdos genes mutagenizados codificando expandases mutantes comuma atividade expandase no substrato apropriado.3. Optionally by repeating steps 1 and 2 times or several times using either the model encoding expandase activity model opolipeptide or one or more mutagenized genes encoding mutant expandases with expandase activity on the appropriate substrate.

Clonagem dos genes codificando um polipeptídeo modelocom atividade expandase pode ser realizada de acordo commétodos conhecidos na arte.Cloning of genes encoding a model polypeptide with expandase activity can be performed according to methods known in the art.

Polipeptídeos modelo preferidos com atividadeexpandase são selecionados a partir do grupo consistindo deum polipeptídeo com atividade expandase obtenível a partirde Streptomyces clavuligerus, preferencialmente possuindouma seqüência de aminoácidos de acordo com SEQ ID NO: Iepolipeptídeos com atividade expandase possuindo umaseqüência de aminoácidos com uma porcentagem de identidadecom SEQ ID NO: 1 de, pelo menos, 70%, preferencialmente,pelo menos, 75%, mais preferencialmente, pelo menos, 80%,mais preferencialmente, pelo menos, 85%, maispreferencialmente, pelo menos, 90%, mais preferencialmente,pelo menos, 95%, tal como as enzimas expandase que estãosumarizadas na Tabela 1.Preferred model polypeptides with activity expansion are selected from the group consisting of a polypeptide with activity expandase obtainable from Streptomyces clavuligerus, preferably have an amino acid sequence according to SEQ ID NO: Iepolipeptides with activity expandase having a percent amino acid sequence with SEQ ID NO: 1 of at least 70%, preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, such as the expandase enzymes which are summarized in Table 1.

Quaisquer técnicas de mutagênese podem ser aplicadas squais resultam em mutações sobre o gene completo. Técnicasapropriadas são PCR (Reação em Cadeia da Polimerase)susceptível à erro (EP) e/ou pela utilização de PCR dePrimer de Mutação saturada (sMPP) exatamente de acordo comWOO3/010183.Any mutagenesis techniques that can be applied which result in mutations over the complete gene. Appropriate techniques are error-susceptible PCR (EP) and / or by using saturated mutation primer PCR (sMPP) exactly according to WO3 / 010183.

Materiais e MétodosMaterials and methods

1. Geral1. General

• Oligonucleotídeos foram sintetizados pela Invitrogen(Carlsbad CA, EUA).• Oligonucleotides were synthesized by Invitrogen (Carlsbad CA, USA).

· Seqüenciamento de DNA foi realizado pela SEQLAB(Gõttingen, Alemanha) ou pela Baseclear (Leiden, Holanda).· DNA sequencing was performed by SEQLAB (Gottingen, Germany) or Baseclear (Leiden, the Netherlands).

• Enzimas de restrição foram compradas da Invitrogen.• Restriction enzymes were purchased from Invitrogen.

• Os ensaios de proteína foram realizados de acordo com ométodo descrito por Bradford, Μ. M. (1976) Anal. Biochem.72:284-54.• Protein assays were performed according to the method described by Bradford, Μ. M. (1976) Anal. Biochem.72: 284-54.

• Células competentes eletromax Escherichia coli DHlOBforam obtidas da Invitrogen. 0 protocolo foi entregue pelofabricante.• Electromax Escherichia coli DHlOB competent cells were obtained from Invitrogen. The protocol was delivered by the manufacturer.

• Eletroforese SDS-PAGE foi realizada no sistema fornecidopela Invitrogen. Géis NuPAGE Novex Bis-Tris (Invitrogen).• SDS-PAGE electrophoresis was performed on the system supplied by Invitrogen. NuPAGE Novex Bis-Tris Gels (Invitrogen).

Protocolo SimplyBlue SafeStain Microwave.SimplyBlue SafeStain Microwave Protocol.

• Para criar um vetor de expressão CefE, o marcadorseletivo ampicilina em pBAD/Myc-His (comercialmentedisponível a partir da Invitrogen™) é substituído pelomarcador seletivo zeozina. Adicionalmente, a proteínaligante de maltose está fusionada ao gene da expandase tiposelvagem de S. clavuligerus e ligado atrás do promotor pBADresultando no vetor pBAD-MH-Zeo-MBP-ScEwt. O CefE do tiposelvagem é trocado pela biblioteca de mutantes susceptíveisà erros.2. Varredura primária em placas de microtitulação (MTP)Crescimento e Indução• To create a CefE expression vector, the ampicillin selectable marker in pBAD / Myc-His (commercially available from Invitrogen ™) is replaced by the zeozine selective marker. Additionally, the maltose protein ligand is fused to the S. clavuligerus wild type expandase gene and ligated behind the pBAD promoter resulting in the pBAD-MH-Zeo-MBP-ScEwt vector. Wild type CefE is exchanged for the library of error-prone mutants.2. Primary Scan on Microtiter Plates (MTP) Growth and Induction

A biblioteca de expandase de E. coli está plaqueada emplacas com meio Luria-Bertani (LB) com Agar com baixaconcentração de sal + 25 pg/mL de Zeocina e incubadadurante a noite a 37°C. Placas de titulação (MTP) com 150pL de meio LB com baixa concentração de sal e 25 pg/mL deZeocina são inoculadas a partir das placas e incubadas por36 hrs a 250C e 550 rpm.The E. coli expansionase library is plated on Luria-Bertani (LB) medium plates with low salt concentration Agar + 25 pg / ml Zeocine and incubated overnight at 37 ° C. 150 µl titration plates (MTP) of low salt LB medium and 25 pg / ml Zeocin are inoculated from the plates and incubated for 36 hrs at 250 ° C and 550 rpm.

A partir do MTP, 5 pL são inoculados em placa de poçosprofundos com 1 mL de meio 2*TY (triptona e extrato delevedura) + 50 pg/mL de Zeocina + arabinose. À culturaremanescente no MTP, 100 pL de glicerol 50% são adicionadose congelados a -800C como estoque glicerol.From the MTP, 5 pL is inoculated into deep well plate with 1 ml 2 * TY medium (tryptone and yeast extract) + 50 pg / ml Zeocin + arabinose. To the culture remaining in the MTP, 100 µl of 50% glycerol is added and frozen at -800 ° C as glycerol stock.

A placa de poços profundos é incubada por 3 0 hrs a250C e 550 rpm. As culturas das placas de poços profundossão centrifugadas a 2750 rpm (Heraeus multifuge 4 kr.) por10 min. o sobrenadante é descartado e o precipitado écongelado a -20°C.The deep well plate is incubated for 30 hr at 250 ° C and 550 rpm. Deep well plate cultures are centrifuged at 2750 rpm (Heraeus multifuge 4 kr.) For 10 min. The supernatant is discarded and the precipitate is frozen at -20 ° C.

Extrato livre de célula (CFE)Cell Free Extract (CFE)

Os precipitados congelados obtidos na secção anteriorsão ressuspensos em 200 pL de tampão de extração (50 mMTris/HCl pH= 7,5; 5 mM DTT; 0,1 mg/mL DNAse; 5 mM MgSO4H2)e 0,5 mg/mL de lisozima). Para ressuspender precipitados,as placas são agitadas. As placas são incubadas por 30minutos à temperatura ambiente e centrifugadas por 10minutos a 2750 rpm.The frozen precipitates obtained in the previous section are resuspended in 200 µL extraction buffer (50 mMTris / HCl pH = 7.5; 5 mM DTT; 0.1 mg / mL DNAse; 5 mM MgSO4H2) and 0.5 mg / mL lysozyme). To resuspend precipitates, the plates are shaken. The plates are incubated for 30 minutes at room temperature and centrifuged for 10 minutes at 2750 rpm.

3. Varredura secundária em frascos de agitaçãoCrescimento e Indução3. Secondary sweep in shake flasksGrowth and Induction

Colônias selecionadas são inoculadas a partir da placaem 10 mL de LB baixo sal + Zeocina 25 pg/mL e incubadasdurante a noite a 37 °C, 280 rpm. A cultura crescida éinoculada em 100 mL de LB baixo sal com 25 pg/mL de Zeocinaa uma densidade ótica de (600 nm) entre 0,010 e 0,050(Biochrom Ultraspec 2000). Após crescimento a 37°C, 280rpm, as células são recuperadas a uma densidade ótica a 600nm entre 0,4-0,6. Após isso, arabinose é adicionada(concentração final de 0,2%) e induzidas durante a noite a27 °C a 220 rpm. As culturas são centrifugadas, osobrenadante é descartado e o precipitado é congelado a - 20°C.Selected colonies are inoculated from the plate in 10 mL low salt LB + 25 pg / mL Zeocin and incubated overnight at 37 ° C, 280 rpm. The grown culture is inoculated in 100 ml low salt LB with 25 pg / ml Zeocina at an optical density of (600 nm) between 0.010 and 0.050 (Biochrom Ultraspec 2000). After growth at 37 ° C, 280rpm, the cells are recovered at an optical density at 600nm between 0.4-0.6. Thereafter, arabinose is added (0.2% final concentration) and induced overnight at 27 ° C at 220 rpm. The cultures are centrifuged, the supernatant is discarded and the precipitate is frozen at -20 ° C.

Clonagem dos vetores de expressão E. coliCloning of E. coli expression vectors

O produto de fusão é ligado no vetor pBAD/MH MBP-ScEwtzeo-zeo por uma digestão EcoRI/SalI. Isto substitui o geneselvagem da expandase pelos genes da biblioteca. Paraprevenir números significativos de construções selvagens,as construções ligadas foram digeridas com SmaI.Construção das bibliotecasThe fusion product is ligated into the pBAD / MH MBP-ScEwtzeo-zeo vector by an EcoRI / SalI digestion. This replaces the expandase wild gene with the library genes. To predict significant numbers of wild constructs, the linked constructs were digested with SmaI.

Transformação de E. coli com a mistura da ligaçãoproduziu bibliotecas de aproximadamente 12.000-13.000colônias. Para testar a qualidade das bibliotecas, umconjunto aleatório de colônias foi selecionado e asconstruções foram digeridas com enzimas de restrição. Istomostrou que aproximadamente 28% da biblioteca revelou umpadrão aberrante. Depois, análises de seqüência foramrealizadas em 10 clones regulares para determinarfreqüências de mutação. Seqüências mostraram que tantosaturação e mutações de susceptibilidade ao erro estavampresentes em um nível satisfatório.E. coli transformation with the ligation mixture yielded libraries of approximately 12,000-13,000 colonies. To test library quality, a random set of colonies were selected and constructs were digested with restriction enzymes. This showed that approximately 28% of the library revealed an aberrant pattern. Sequence analyzes were then performed on 10 regular clones to determine mutation frequencies. Sequences showed that so many saturation and error susceptibility mutations were present at a satisfactory level.

4 Ensaio da ExpandaseUm total de 3 00 pL de uma mistura de reaçãoconsistindo de 50 mM de Tris/HCl pH 7,5; 1 mM de DTT; 2,7mM de Ascorbato; 0,05 mM de ATP; 24 mM de a-cetoglutarato;0,06 mM de FeSO4.7H20; 4 mM de ácido adipil-6-amino-penicialiânico (ad-6-ADCA) foram adicionados a 75 μ L deCFE e incubados a 290C pelo tempo desejado. Adicionando 6 0μ L de ácido malêico com 10 g/L de EDTA parou a reação. Aformação de ácido adipil-7-amino-desacetoxi-cefalosporínico(ad-7-ADCA) foi detectada utilizando 1H-NMR. Sob estascondições, a atividade expandase é medida próxima dascondições Vmáx desde que o Km da enzima de S. clavuligeruspara ad-6-ΑΡΑ seja ca 0,4 mM. Alternativamente, o ensaiopode ser realizado utilizando 0,4 mM de ad-6-ΑΡΑ (~KM daenzima de S. clavuligerus para ad-6-ΑΡΑ).4 Expandase AssayA total of 300 µl of a reaction mixture consisting of 50 mM Tris / HCl pH 7.5; 1 mM DTT; 2.7mM Ascorbate; 0.05 mM ATP; 24 mM α-ketoglutarate, 0.06 mM FeSO 4 · 7H 2 O; 4 mM adipyl-6-amino-penitionic acid (ad-6-ADCA) was added to 75 µL of CFE and incubated at 290 ° C for the desired time. Adding 60 µl maleic acid with 10 g / l EDTA stopped the reaction. Adipyl-7-amino-deacetoxy-cephalosporinic acid formation (ad-7-ADCA) was detected using 1 H-NMR. Under these conditions, the expandase activity is measured close to the Vmax conditions provided that the Km of S. clavuligerus para ad-6-ΑΡΑ enzyme is ca 0.4 mM. Alternatively, the assay can be performed using 0.4 mM ad-6-ΑΡΑ (~ KM of S. clavuligerus enzyme for ad-6-ΑΡΑ).

A adipi 1 -6-APA foi obtida a partir de 6-APA e ácidoadípico catalisado pela glutaril acilase (EC 3.5.1.11).Adipi-6-APA was obtained from 6-APA and glutaryl acylase catalyzed adipic acid (EC 3.5.1.11).

Alternativamente, adipil-6-ΑΡΑ pode ser obtida pelo cultivode, por exemplo, uma linhagem apropriada de Penicilliumchrysogenum na presença de ácido adípico como precursor.Alternatively, adipyl-6-ΑΡΑ may be obtained by cultivating, for example, an appropriate Penicilliumchrysogenum strain in the presence of adipic acid as a precursor.

EXEMPLOSEXAMPLES

Exemplo 1Example 1

Ia geração de expandases melhoradas (séries H400).1st generation of improved expandases (H400 series).

A primeira geração de biblioteca de expandase foiconstruída pela realização de PCR (Reação em Cadeia daPolimerase) de susceptibilidade de erro (EP) no gene CefEde Streptomyces clavuligerus (SEQ ID No. 1). Após varreduradesta biblioteca por conversão melhorada de ad-6-ΑΡΑ em ad-7-APA, 3 genes mutantes diferentes foram selecionados. Osmutantes exibiam uma atividade de expansão ad-6-ΑΡΑmelhorada maior do que 2,5 vezes (H4 01, H4 02, H4 03: vejaTabela 3).The first generation of the expandase library was constructed by performing error susceptibility (EP) PCR on the CefEde Streptomyces clavuligerus gene (SEQ ID No. 1). After scanning this library by enhanced conversion of ad-6-ΑΡΑ to ad-7-APA, 3 different mutant genes were selected. The mutants exhibited an ad-6-expansão expansion activity greater than 2.5 times (H4 01, H4 02, H4 03: see Table 3).

Exemplo 2Example 2

2 a geração de expandases melhoradas (séries H500).2nd generation of improved expandases (H500 series).

A segunda geração de biblioteca de expandase foiconstruída pela utilização de PCR de Primer de Mutaçãosaturada (sMPP) exatamente de acordo com a WO 03/010183. Osgenes mutantes selecionados a partir da primeira geração(H401, H402 e H403) foram utilizados como moldes para aconstrução da biblioteca de 2a geração.The second generation of the expansionase library was constructed by the use of Saturated Mutation Primer (sMPP) PCR exactly according to WO 03/010183. Mutant genes selected from the first generation (H401, H402 and H403) were used as templates for the construction of the 2nd generation library.

0 sMPP foi realizado pela utilização da Taqpolimerase, então introduzindo mutações adicionais(aleatórias) e aumentando a variação na biblioteca. Primersdesenhados anelaram nas posições de mutação e foramsaturados nas mutações encontradas nos sítios da expandaseSMPP was performed by using Taqpolimerase, then introducing additional (random) mutations and increasing variation in the library. Drawn primers ringed at the mutation positions and were saturated at the mutations found at the expandase sites.

de Ia geração. Adicionalmente, um oligonucleotídeo àmontante e à jusante universal foi desenhado no qual umsítio NdeI e NsiI foram introduzidos respectivamente. Istofacilita a clonagem no vetor de expressão Penicillium parateste das expandases mutantes in vivo.1st generation. In addition, an upstream and downstream universal oligonucleotide was designed into which a NdeI and NsiI site were introduced respectively. This facilitates cloning into the Penicillium paratest expression vector of mutant expansases in vivo.

A biblioteca foi crescida e expressão da expandase foiinduzida como descrito na secção de material e métodos. Aformação de ad-7-ADCA foi determinada utilizando NMR comodescrito na secção de material e métodos.The library was grown and expansionase expression was induced as described in the material and methods section. Ad-7-ADCA formation was determined using NMR as described in the material and methods section.

Aproximadamente 150 expandases mutantes melhoradasforam selecionadas e retestadas para sua atividadeexpandase ad-6-ΑΡΑ. Baseado nos resultados deste reteste,17 mutantes foram selecionados para testes finais nosfrascos de agitação.Approximately 150 improved mutant expandases were selected and retested for their ad-6-ex expansion activity. Based on the results of this retest, 17 mutants were selected for final testing in the shake flasks.

No total, 15 dos 17 pontos selecionados mostraram umaatividade expandase significativamente melhorada com ad-6-APA como um substrato. Para excluir a seleção de falsospositivos de mutantes de expressão, níveis de proteínaforam quantificados em SDS-PAGE. Isto confirmou que aatividade melhorada não foi devido à expressão mais forteda expandase em E. coli, mas que a melhora pode seratribuída a uma atividade específica melhorada da expandasemutante.In total, 15 of the 17 selected points showed significantly improved expansion activity with ad-6-APA as a substrate. To exclude false selection of expression mutants, protein levels were quantified on SDS-PAGE. This confirmed that the improved activity was not due to the stronger expression expandase in E. coli, but that the improvement can be attributed to an improved specific activity of the mutant expander.

No total, 8 expandases mutantes foram identificadas asquais exibiam um fator de melhora em sua expandase ad-6-ΑΡΑacima de 4,5 vezes (comparadas com a expandase selvagem deS. clavuligerus - SEQ ID NO 1.). estes mutantes foramdesignados H501 - H508 (veja Tabela 3).In total, 8 mutant expandases were identified which exhibited a 4.5-fold improvement factor in their ad-6-expand above expandase (compared to the wild S. clavuligerus expandase - SEQ ID NO 1.). These mutants were designated H501 - H508 (see Table 3).

Exemplo 3Example 3

3a geração de expandases melhoradas (séries H600).3rd generation of enhanced expandases (H600 series).

Os 8 mutantes obtidos na 2a geração Exemplo 2 (H5 01 -H508) foram utilizados como moldes para a construção dabiblioteca de expandase de 3a geração. Esta biblioteca foiconstruída da mesma maneira que a biblioteca de expandasede 2a geração. Adicionalmente, a seqüência sinal SKA no C-terminal das expandases foi modificada para SKD, causando aexpressão de expandase somente no citoplasma quandoexpressa em Penicillium.The 8 mutants obtained from the 2nd generation Example 2 (H5 01 -H508) were used as templates for the construction of the 3rd generation expandase library. This library was built in the same way as the 2nd generation expand library. Additionally, the SKA signal sequence at the C-terminal of the expandases has been changed to SKD, causing expansionase expression only in the cytoplasm when expressed in Penicillium.

A varredura desta biblioteca produziu 22 genesexpandase mutantes diferentes que estavamsignificativamente melhorados entre 5 vezes e 11 vezescomparados a expandase de S. clavuligerus (Tabela 3, sériesH600).Scanning of this library produced 22 different mutantexpandase genes that were significantly improved between 5-fold and 11-fold compared to S. clavuligerus expandase (Table 3, H600 series).

Varredura da mesma biblioteca por uma segunda vezutilizando Pen-G a 7 mM como um substrato produziu 13expandases mutantes adicionais (G601-G611 e G613-G614; vejaTabela 3).Scanning the same library for a second time using 7 mM Pen-G as a substrate yielded 13 additional mutant expanders (G601-G611 and G613-G614; see Table 3).

Exemplo 4Example 4

4 a geração de expandases melhoradas (séries H700) .4th generation of improved expandases (H700 series).

Dez mutantes obtidos na 3a geração Exemplo 3 (G606,G612, H602, H606, H650, H651, H653, H655, H658, H661) foramutilizados como moldes para a construção da biblioteca deexpandase de 4a geração. Esta biblioteca foi construída damesma maneira que a biblioteca de expandase de 3a geração.Ten mutants obtained in the 3rd generation Example 3 (G606, G612, H602, H606, H650, H651, H653, H655, H658, H661) were used as templates for the construction of the 4th generation expansion library. This library was built the same way as the 3rd generation expandase library.

A varredura desta biblioteca produziu 6 genes deexpandase mutantes diferentes que estavamsignificativamente melhorados (mais de 20 vezes) quandotestados para sua atividade expandase em ad-6-ΑΡΑ aconcentração de 0,4 mM (Tabela 4, H701-H706).Scanning of this library yielded 6 different mutant deexpandase genes that were significantly improved (over 20-fold) when tested for their 0.4 mM ad-6-expand expansion activity (Table 4, H701-H706).

Exemplo 5Example 5

Atividade das expandases mutantes melhoradas com iso-penicilina N (iPN) e Penicilina-G (Pen-G) como umsubstrato.Activity of mutant expandases enhanced with iso-penicillin N (iPN) and Penicillin-G (Pen-G) as a substrate.

A atividade de diversas expandases mutantes foi medidautilizando iPN e Pen-G como um substrato. O ensaio com iPNcomo um substrato foi realizado como descrito na seçãomateriais e métodos exceto que ad-6-ΑΡΑ foi substituídapela mesma concentração de iPN (4 mM) . O ensaio com Pen-Gcomo um substrato foi realizado como descrito na seçãomaterial e métodos exceto que ad-6-ΑΡΑ foi substituído por7 mM de Pen-G. tabela 3 sumariza as atividades dos diversosmutantes expandase para iPN e Pen-G.The activity of several mutant expandases was measured using iPN and Pen-G as a substrate. The iPN assay as a substrate was performed as described in the materials and methods section except that ad-6-ΑΡΑ was replaced by the same iPN concentration (4 mM). Pen-G assay as a substrate was performed as described in the material section and methods except that ad-6-ΑΡΑ was replaced by 7 mM Pen-G. Table 3 summarizes the activities of the various iPN and Pen-G expandants.

Enquanto a maioria das expandases mutantes testadasexibiram uma melhora de 5 vezes de sua atividade expandasecom iPN, mutantes que carregam a mutação T89K perdemvirtualmente toda atividade contra iPN.A atividade contra Pen-G de diversas expandasesmutantes testadas foi tanto a mesma da expandase selvagem(fator de melhoramento é 1) ou melhoramento acima de 8vezes. 0 dado também mostra que não há correlação entre osfatores de melhora para um mutante único com ad-6-ΑΡΑ ePen-G como um substrato. A taxa entre os fatores de melhorarespectivos para ad-6-ΑΡΑ e Pen-G variam desde 0,1 (porexemplo, H654) até 1,2 (por exemplo, H503).While most of the mutant expandases tested exhibited a 5-fold improvement in their expandasecom iPN activity, mutants carrying the T89K mutation lose virtually all activity against iPN. The activity against Pen-G of several mutant expandases tested was both the same as wild-type expandase factor. upgrade is 1) or upgrade above 8 times. The data also show that there is no correlation between improvement factors for a single mutant with ad-6-ΑΡΑ ePen-G as a substrate. The rate between the bestlooking factors for ad-6-ΑΡΑ and Pen-G ranges from 0.1 (eg H654) to 1.2 (eg H503).

Tabela 3. Expandases mutantes e suas atividades expandasecontra ad-6-ΑΡΑ, Pen-G e iPN. Cada mutante estáidentificado pelo seu código; as mutações foramintroduzidas na expandase modelo de S. clavuligerus (SEQ IDNO 1) . A atividade expandase está expressa como fator demelhora comparado com a expandase modelo de S. clavuligerus(atividade expandase = 1 por definição) de acordo comensaios de expandase in vitro descritos nos Materiais eMétodos e Exemplo 4.Table 3. Mutant expandases and their expanded activities against ad-6-ΑΡΑ, Pen-G, and iPN. Each mutant is identified by its code; The mutations were introduced into the S. clavuligerus model expandase (SEQ IDNO 1). The expandase activity is expressed as a better factor compared to the S. clavuligerus model expandase (expandase activity = 1 by definition) according to in vitro expandase assays described in Materials and Methods and Example 4.

<table>table see original document page 34</column></row><table><table>table see original document page 35</column></row><table><table>table see original document page 36</column></row><table><table>table see original document page 37</column></row><table><table> table see original document page 34 </column> </row> <table> <table> table see original document page 35 </column> </row> <table> <table> table see original document page 36 < / column> </row> <table> <table> table see original document page 37 </column> </row> <table>

Tabela 3 mostra que 46 expandases mutantes foram obtidas asquais possuem fatores de melhora na faixa de 1,5 a 10,6vezes.Table 3 shows that 46 mutant expandases were obtained which have improvement factors in the range of 1.5 to 10.6 times.

Tabela 4Table 4

<table>table see original document page 37</column></row><table>LISTAGEM DE SEQUENCIA<table> table see original document page 37 </column> </row> <table> SEQUENCE LIST

<110> DSM IP Assets B.V.<110> DSM IP Assets B.V.

<120> EXPANDASES MUTANTES<120> MUTANT EXPANDASES

<130> 24867WO<130> 24867WO

<160> 1<160> 1

<170> PatentIn na versão 3.1<170> PatentIn in version 3.1

<210> 1<210> 1

<211> 936<211> 936

15 <212 > DNA15 <212> DNA

<213> Streptomyces clavuligerus<213> Streptomyces clavuligerus

<220><220>

20 <221> exon20 <221> exon

<222> (1) . . (933)<223 ><222> (1). . (933) <223>

<4 0 0 > 1<4 0 0> 1

25 atg gac acg acg gtg ccc acc ttc age ctg gcc gaa ctc cag cag ggc 4825 atg gac acg acg gtg ccc acc ttc age ctg gcc gaa ctc cag cag ggc 48

Met Asp Thr Thr Val Pro Thr Phe Ser Leu Ala Glu Leu Gln Gln Gly15 10 15Met Asp Thr Thr Val Pro Thr Phe Be Read Wing Glu Read Gln Gln Gly15 10 15

ctg cac cag gac gag ttc cgc agg tgt ctg agg gac aag ggc ctc ttc 96ctg cac cag gag gag ttc cgc agg tgt ctg agg gac aag ggc ctc ttc 96

3 0 Leu His Gln Asp Glu Phe Arg Arg Cys Leu Arg Asp Lys Gly Leu Phe20 25 303 0 Read His Gln Asp Glu Phe Arg Arg Cys Read His Arg Asp Lys Gly Read Phe20 25 30

tat ctg acg gac tgc ggt ctg acc gac acc gag ctg aag tcg gcc aag 144tat ctg acg gac tgc ggt ctg acc gac acc

Tyr Leu Thr Asp Cys Gly Leu Thr Asp Thr Glu Leu Lys Ser Ala Lys35 35 40 45Tyr Leu Thr Asp Cys Gly Leu Thr Asp Thr Glu Leu Lys Ser Ala Lys35 35 40 45

gac ate gtc ate gac ttc ttc gag cac ggc age gag gcg gag aag cgc 192gac till gtc till gac ttc ttc gag cac ggc age gag gcg gag aag cgc 192

Asp Ile Val Ile Asp Phe Phe Glu His Gly Ser Glu Ala Glu Lys Arg50 55 60Asp Ile Val Ile Asp Phe Phe Glu His Gly Ser Glu Wing Glu Lys Arg50 55 60

4040

gcc gtc acc tcg ccc gtc ccc acc atg cgc cgc ggc ttc acc ggg ctg 240gcc gtc acc tcg ccc gtc ccc acc atg cgc cgc

Ala Val Thr Ser Pro Val Pro Thr Met Arg Arg Gly Phe Thr Gly Leu65 70 75 80Val Thr Wing Be Pro Val Pro Thr Met Arg Arg Gly Phe Thr Gly Leu65 70 75 80

45 gag tcg gag age acc gcc cag ate acc aat acc ggc age tac tcc gac 28845 gag tcg gag age acc gcc cag till acc aat acc ggc age tac tcc gac 288

Glu Ser Glu Ser Thr Ala Gln Ile Thr Asn Thr Gly Ser Tyr Ser Asp85 90 95Glu Be Glu Be Thr Wing Gln Ile Thr Asn Thr Gly Be Tyr Ser Asp85 90 95

tac tcg atg tgc tac tcg atg ggc acc gcg gac aac ctc ttc ccg tcc 336tac tcg atg tgc tac tcg atg ggc acc gcg gac aac ctc ttc ccg tcc 336

50 Tyr Ser Met Cys Tyr Ser Met Gly Thr Ala Asp Asn Leu Phe Pro Ser100 105 11050 Tyr Be Met Cys Tyr Be Met Gly Thr Wing Asp Asn Leu Phe Pro Ser100 105 110

ggt gac ttc gag cgg ate tgg acc cag tac ttc gac cgc cag tac acc 3 84ggt gac ttc gag cgg until tgg acc cag tac ttc gac cgc cag tac acc 3 84

Gly Asp Phe Glu Arg Ile Trp Thr Gln Tyr Phe Asp Arg Gln Tyr Thr55 115 120 125Gly Asp Phe Glu Arg Ile Trp Thr Gn Tyr Phe Asp Arg Gln Tyr Thr55 115 120 125

gcc tcc cgc gcg gtc gcc cgg gag gtc ctg cgg gcg acc ggg acc gag 432gcc tcc cgc gcg gtc gcc cgg gag gtc ctg cgg

Ala Ser Arg Ala Val Ala Arg Glu Val Leu Arg Ala Thr Gly Thr Glu130 135 140Wing Ser Arg Wing Val Wing Arg Wing Glu Val Leu Arg Wing Thr Gly Thr Glu130 135 140

6060

ccc gac ggc ggg gtc gag gcc ttc ctc gac tgc gag ccg ctg ctg cgg 480Pro Asp Gly Gly Val Glu Ala Phe Leu Asp Cys Glu Pro Leu Leu Arg145 150 155 160ccp gac ggg ggg gtc gag gcc ttc ctc gac tgc gag ccg ctg ctg cgg 480Pro Asp Gly Gly Val Glu Ala Phe Leu Asp Cys Glu Pro Leu Arg145 150 155 160

ttc cgc tac ttc ccg cag gtc ccc gag cac cgc age gcc gag gag cag 528ttc cgc tac ttc ccg cag gtc ccc gag cac cgc age gcc gag gag cag 528

Phe Arg Tyr Phe Pro Gln Val Pro Glu His Arg Ser Ala Glu Glu GlnPhe Arg Tyr Phe Pro Gln Val Pro Glu His Arg Be Wing Glu Glu Gln

165 170 175165 170 175

ccc ctg cgg atg gcg ccg cac tac gac ctg tcg atg gtc acc ctc ate 576ccc ctg cgg atg gcg ccg cac tac gac ctg tcg atg gtc acc ctc until 576

Pro Leu Arg Met Ala Pro His Tyr Asp Leu Ser Met Val Thr Leu Ile180 185 190Pro Leu Arg Met Wing Pro His Tyr Asp Leu Being Met Val Thr Leu Ile180 185 190

cag cag aca ccc tgc gcc aac ggc ttc gtc age ctc cag gcc gag gtc 624cag cag aca ccc tgc gcc aac ggc ttc gtc age ctc cag gcc gag gtc 624

Gln Gln Thr Pro Cys Ala Asn Gly Phe Val Ser Leu Gln Ala Glu ValGln Gln Thr Pro Cys Wing Asn Gly Phe Val Ser Leu Gln Wing Glu Val

195 200 205195 200 205

ggc ggc gcg ttc acg gac ctg ccc tac cgt ccg gac gcc gtc ctc gtc 672ggc ggc gcg ttc acg gac ctg ccc tac cgt ccg gac gcc gtc ctc gtc 672

Gly Gly Ala Phe Thr Asp Leu Pro Tyr Arg Pro Asp Ala Val Leu Val210 215 220Gly Gly Phe Thr Wing Asp Leu Pro Tyr Arg Pro Asp Wing Val Leu Val210 215 220

ttc tgc ggc gcc ate gcg acc ctg gtg acc ggc ggc cag gtc aag gcc 720ttc tgc ggc gcc up to gcg acc ctg gtg acc ggc ggc cag gtc aag gcc 720

Phe Cys Gly Ala Ile Ala Thr Leu Val Thr Gly Gly Gln Val Lys Ala225 230 235 240Phe Cys Gly Wing Ile Wing Thr Read Val Gly Gly Gln Val Lys Wing Ala225 230 235 240

ccc cgg cac cat gtc gcg gcc ccc cgc agg gac cag ata gcg ggc age 768ccc cgg cac cat gtc gcg gcc ccc cgc agg gac cag ata gcg ggc age 768

Pro Arg His His Val Ala Ala Pro Arg Arg Asp Gln Ile Ala Gly SerPro Arg His His Val Wing Ala Pro Arg Arg Asp Gln Ile Ala Gly Ser

245 250 255245 250 255

age cgc acc tcc agt gtg ttc ttc ctc cgt ccc aac gcg gac ttc acc 816age cgc acc tcc agt tg ttc ttc ctc cgt ccc aac gcg gac ttc acc 816

Ser Arg Thr Ser Ser Val Phe Phe Leu Arg Pro Asn Ala Asp Phe Thr260 265 270Be Arg Thr Be Ser Val Phe Phe Leu Arg Pro Asn Wing Asp Phe Thr260 265 270

ttc tcc gtc ccg ctg gcg cgc gag tgc ggc ttc gat gtc age ctg gac 864ttc tcc gtc ccg ctg gcg cgc gag tgc ggc ttc gat gtc age ctg gac 864

Phe Ser Val Pro Leu Ala Arg Glu Cys Gly Phe Asp Val Ser Leu Asp275 280 285Phe Ser Val Pro Leu Arg Glu Cys Gly Wing Phe Asp Val Ser Leu Asp275 280 285

ggc gag acc gcc acg ttc cag gat tgg ate ggg ggc aac tac gtg aac 912ggc gag acc gcc acg ttc cag gat tgg until ggg ggc aac tac gtg aac 912

Gly Glu Thr Ala Thr Phe Gln Asp Trp Ile Gly Gly Asn Tyr Val Asn290 295 300Gly Glu Thr Wing Thr Phe Gln Asp Trp Ile Gly Gly Asn Tyr Val Asn290 295 300

ate cgc cgc aca tcc aag gea tga 936until cgc cgc aca tcc aag gea tga 936

Ile Arg Arg Thr Ser Lys Ala305 310Ile Arg Arg Thr Ser Lys Ala305 310

Claims (23)

1. Expandase mutante caracterizada pelo fato de ser umavariante de um polipeptideo modelo com atividade expandaseonde a expandase mutante possui uma atividade expandase invitro melhorada, pelo menos, 2,5 vezes contra adipil-6-ΑΡΑem comparação com um polipeptideo modelo com atividadeexpandase.1. Mutant expandase characterized in that it is a variant of a model polypeptide with expandase activity where the mutant expandase has at least 2.5-fold improved invitro expandase activity compared to a model polypeptide with expandant activity. 2. Expandase mutante caracterizada pelo fato de ser umavariante de um polipeptideo modelo com atividade expandaseonde a expandase mutante foi modificada em, pelo menos, umaposição de aminoácido selecionada a partir do grupoconsistindo das posições 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101, 105,-113, 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277, 278,-280, 281, 293, 300, 306, 307 e 311 utilizando a numeraçãoda posição da seqüência de aminoácido da enzima expandasecodificada pelo gene cefE de Streptomyces clavuligerus (SEQID NO: 1).2. Mutant expandase characterized by being a variant of a model polypeptide with expandase activity where the mutant expandase has been modified to at least one amino acid position selected from the group consisting of positions 2, 59, 73, 89, 90, 99, 101 , 105, -113, 155, 170, 177, 209, 213, 217, 244, 249, 251, 277, 278, -280, 281, 293, 300, 306, 307, and 311 using amino acid sequence position numbering of the enzyme expanded by the Streptomyces clavuligerus cefE gene (SEQID NO: 1). 3. Expandase mutante, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato da expandase mutante ter sidomodificada em, pelo menos, uma posição de aminoácidoselecionada a partir do grupo consistindo das posições 2,-59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177, 209, 213, 217, 249,-251, 278, 280 e 293, mais preferencialmente a partir dogrupo consistindo das posições 2, 89, 90, 99, 105, 177,-251, 278, 280 e 293.Mutant expandase according to claim 2, characterized in that the mutant expandase has been modified in at least one amino acid position selected from the group consisting of positions 2, -59, 89, 90, 99, 105, 113. 170, 177, 209, 213, 217, 249, -251, 278, 280 and 293, more preferably from the group consisting of positions 2, 89, 90, 99, 105, 177, -251, 278, 280 and 293 . 4. Expandase mutante, de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de ter sido modificada em, pelomenos, uma posição de aminoácido selecionada a partir dogrupo como definido na reivindicação 2 ou a qual foimodificada em uma posição de aminoácido selecionada apartir de qualquer um dos grupos como definidos nareivindicação 3.Mutant expandase according to claim 3, characterized in that it has been modified by at least one amino acid position selected from the group as defined in claim 2 or which has been modified to a selected amino acid position from any one. groups as defined in claim 3. 5. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato decompreender, pelo menos, 2 ou mais posições de aminoácidoselecionadas a partir do grupo consistindo das posições - 2, 89, 277, 281 e 300, mais preferencialmente nas posições- 2+281 ou 89+281 ou 277+300.Mutant expandase according to any one of Claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that it comprises at least 2 or more amino acid positions selected from the group consisting of positions - 2, 89, 277, 281 and 300. more preferably at positions 2 + 281 or 89 + 281 or 277 + 300. 6. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizada pelo fato decompreender, pelo menos, 3 ou mais posições de aminoácidoselecionadas a partir do grupo consistindo das posições 2,- 89, 281, 293 e 311, mais preferencialmente nas posições- 2+89+281 ou 89+281+311 ou 89+281+293.Mutant expandase according to any one of claims 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that it comprises at least 3 or more amino acid positions selected from the group consisting of positions 2, - 89, 281, 293 and 311, more preferably at positions 2 + 89 + 281 or 89 + 281 + 311 or 89 + 281 + 293. 7. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fatode compreender, pelo menos, 4 ou mais posições deaminoácido selecionadas a partir do grupo consistindo dasposições 2, 73, 89, 90, 217, 244, 277, 281, 306, 307 e 311,mais preferencialmente nas posições 2+277+280+281 ou- 2+281+306+311 ou 73+89+281+311 ou 89+217+281+311 ou- 89+244+281+311 ou 89+281+307+311 ou 277+281+306+311 ou- 89+281+306+311 ou 90+281+306+311.Mutant expander according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the fat comprises at least 4 or more amino acid positions selected from the group consisting of depositions 2, 73, 89, 90. , 217, 244, 277, 281, 306, 307 and 311, more preferably at positions 2 + 277 + 280 + 281 or -2 + 281 + 306 + 311 or 73 + 89 + 281 + 311 or 89 + 217 + 281 + 311 or- 89 + 244 + 281 + 311 or 89 + 281 + 307 + 311 or 277 + 281 + 306 + 311 or- 89 + 281 + 306 + 311 or 90 + 281 + 306 + 311. 8. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizada pelofato de compreender, pelo menos, 5 ou mais posições deaminoácido selecionadas a partir do grupo consistindo dasposições 2, 73, 89, 155, 213, 249, 281, 293, 300, 306 e 311, mais preferencialmente nas posições 2+89+281+306+311ou 2+155+281+306+311 ou 73+89+213+281+311 ou-89+281+293+300+311 ou 89+249+281+306+311.Mutant expander according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that it comprises at least 5 or more amino acid positions selected from the group consisting of depositions 2, 73, 89. , 155, 213, 249, 281, 293, 300, 306 and 311, more preferably at positions 2 + 89 + 281 + 306 + 311or 2 + 155 + 281 + 306 + 311 or 73 + 89 + 213 + 281 + 311 or -89 + 281 + 293 + 300 + 311 or 89 + 249 + 281 + 306 + 311. 9. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizada pelofato de compreender, pelo menos, 6 posições de aminoácidoselecionadas a partir do grupo consistindo das posições-90+105+113+281+3 06+311.Mutant expandase according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, characterized in that it comprises at least 6 amino acid positions selected from the group consisting of the -90 + 105 positions. + 113 + 281 + 306 + 311. 10. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizadapelo fato de compreender, pelo menos, 7 ou mais posições deaminoácido selecionadas a partir do grupo consistindo dasposições 73, 89, 105, 113, 155, 177, 277, 280, 281, 293,-300, 306, 307 e 311, mais preferencialmente-73+89+281+293+300+307+311 ou 105+113+155+177+281+306+311 ou-5+177+277+28 0+281+3 06+311.10. Mutant expansion according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, characterized in that it comprises at least 7 or more amino acid positions selected from the group consisting of the depositions. , 89, 105, 113, 155, 177, 277, 280, 281, 293, -300, 306, 307 and 311, more preferably -73 + 89 + 281 + 293 + 300 + 307 + 311 or 105 + 113 + 155 + 177 + 281 + 306 + 311 or -5 + 177 + 277 + 280 + 281 + 3 06 + 311. 11. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10,caracterizada pelo fato de compreender, pelo menos, 8 oumais posições de aminoácido selecionadas a partir do grupoconsistindo das posições 2, 90, 99, 105, 113, 155, 177,-277, 281, 306 e 311, mais preferencialmente nas-2+90+99+105+113+281+306+311 ou-2+90+105+113+155+177+27 7+281.Mutant expandase according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, characterized in that it comprises at least 8 or more amino acid positions selected from the group consisting of of positions 2, 90, 99, 105, 113, 155, 177, -277, 281, 306 and 311, more preferably nas-2 + 90 + 99 + 105 + 113 + 281 + 306 + 311 or-2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 277 + 281. 12. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11,caracterizada pelo fato de compreender, pelo menos, 9posições de aminoácido selecionadas a partir do grupoconsistindo das posições 2+90+105+113+155+177+281+306+311.Mutant expandase according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or 11, characterized in that it comprises at least 9 amino acid positions selected from the group consisting of of positions 2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 281 + 306 + 311. 13. Expandase mutante, de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de compreender, pelo menos, 10posições de aminoácido selecionadas a partir do grupoconsistindo das posições 2+90+105+113+155+177+281+306+311.Mutant expandase according to claim 1, characterized in that it comprises at least 10 amino acid positions selected from the group consisting of positions 2 + 90 + 105 + 113 + 155 + 177 + 281 + 306 + 311. 14. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 2, 3 e 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13,caracterizada pelo fato de possuir uma atividade expandasein vitro contra adipil-6-ΑΡΑ, pelo menos, 2,5 vezesmelhorada em comparação com um polipeptídeo modelo comatividade expandase.Mutant expandase according to any one of claims 2, 3 and 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13, characterized in that it has an in vitro expandase activity against adipil-6-ΑΡΑ. at least 2.5 times better compared to a model polypeptide with expandase activity. 15. Expandase mutante, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou-14, caracterizada pelo fato da expandase mutante ser umavariante da expandase de S. clavuligerus codificada pelogene cefE como descrito na SEQ ID No. 1.Mutant expandase according to any one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or -14, characterized in that the mutant expandase is a variant of the expandase. cefE-encoded S. clavuligerus as described in SEQ ID No. 1. 16. Expandase mutante, de acordo com reivindicação 15,caracterizada pelo fato da expandase mutante ter sidomodificada em, pelo menos, uma posição de aminoácidoselecionada a partir do grupo consistindo das posições D2,-S59, M73, T89, N90, M99, Y101, T105, G113, C155, H170,-P177, G2 09, T213, Y217, H244, R249, D251, L277, A278, E280,-C281, T293, G3 00, R306, R307 e A311, mais-preferencialmente, pelo menos, uma posição de aminoácidoselecionada a partir do grupo consistindo das posições 2,-59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177, 209, 213, 217, 249,-251, 278, 280 e 293, mais preferencialmente a partir dogrupo consistindo das posições 2, 89, 90, 99, 105, 177,-251, 278, 280 e 293.Mutant expandase according to claim 15, characterized in that the mutant expandase has been modified in at least one amino acid position selected from the group consisting of positions D2, -S59, M73, T89, N90, M99, Y101, T105, G113, C155, H170, -P177, G209, T213, Y217, H244, R249, D251, L277, A278, E280, -C281, T293, G300, R306, R307 and A311, more preferably at least , an amino acid position selected from the group consisting of positions 2, -59, 89, 90, 99, 105, 113, 170, 177, 209, 213, 217, 249, -251, 278, 280 and 293, more preferably from the group consisting of positions 2, 89, 90, 99, 105, 177, -251, 278, 280 and 293. 17. Polinucleotldeo caracterizado pelo fato de codificara expandase mutante de qualquer uma das reivindicações 1,-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ou 16.A polynucleotide encoding the mutant expandase of any one of claims 1, -2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 or 16. 18. Vetor ou cassete de expressão caracterizado pelofato de compreender o polinucleotídeo da reivindicação 17.An expression vector or cassette characterized by the polynucleotide comprising claim 17. 19. Célula hospedeira caracterizada pelo fato de sertransformada com o polinucleotideo da reivindicação 17 oucom o vetor ou cassete da reivindicação 18.A host cell characterized by being transformed with the polynucleotide of claim 17 or the vector or cassette of claim 18. 20. Método de produzir uma expandase mutante dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15 ou 16 caracterizado pelo fato de compreender cultivode uma célula hospedeira da reivindicação 19 sob condiçõesque contribuam para a produção da expandase mutante e,opcionalmente, recuperando o polipeptídeo.A method of producing a mutant expandase of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15 or 16 which comprises cultivating a host cell. claim 19 under conditions which contribute to the production of the mutant expandase and optionally recovering the polypeptide. 21. Método de produzir um COMPOSTO β-LACTÂMICO deinteresse caracterizado pelo fato de compreender cultivo deuma célula hospedeira da reivindicação 2 0 sob condições quecontribuam para a produção do COMPOSTO β-LACTÂMICOa e,opcionalmente, recuperando o COMPOSTO β-LACTÂMICOa.Method of producing a β-LACTAMIC COMPOUND of interest characterized in that it comprises culturing a host cell of claim 20 under conditions that contribute to the production of the β-LACTAMIC Compound and optionally recovering the β-LACTAMIC COMPOUND. 22. Método, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender N-deacilação do COMPOSTO β-LACTÂMICOa para produzir umCOMPOSTO β-LACTÂMICOa N-deacilado.Method according to claim 21, characterized in that it further comprises N-deactivation of the β-LACTAMIC COMPOUND to produce a N-deactivated β-LACTAMIC COMPOUND. 23. Método de obter a expandase mutante de qualquer umadas reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,-13, 14, 15 ou 16 caracterizado pelo fato do métodocompreender as seguintes etapas:- mutagênese de um gene clonado codificando um polipeptídeomodelo com atividade expandase, preferencialmente cefEcodificando a expandase a partir de S. clavuligerus, entãoobtendo uma coleção de genes mutagenizados codificando asexpandases mutantes.- expressão da coleção de genes mutagenizados codificandoas expandases mutantes em um hospedeiro apropriado evarredura da coleção de expandases mutantes para umaatividade melhorada com um substrato apropriado,preferencialmente ad-6-ΑΡΑ;- opcionalmente repetindo etapas 1 e 2 ou diversas vezesutilizando, desse modo, mutagênese do gene codificando opolipeptídeo modelo com atividade expandase e/ou um ou maisgenes mutagenizados codificando expandases mutantes com umaatividade melhorada sobre o substrato apropriado.Method of obtaining the mutant expandase of any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, -13, 14, 15 or 16 characterized in that the method comprises the following steps: - mutagenesis of a cloned gene encoding an expanding polypeptide model polypeptide, preferably encoding the expandase from S. clavuligerus, then obtaining a collection of mutagenized genes encoding the mutantexpandases.- expression of the collection of mutagenized genes encoding the mutant expandases in a host mutant expansionase collection for improved activity with an appropriate substrate, preferably ad-6-ΑΡΑ, - optionally repeating steps 1 and 2 or several times, thereby using mutagenesis of the gene encoding model opolipeptide with expandase activity and / or one or more. mutagenized genes encoding mutant expandases with improved activity on the appropriate substrate.
BRPI0613004-6A 2005-07-12 2006-04-10 mutant expandase, polynucleotide, expression vector or cassette, host cell, method of producing a mutant expandase, and method of producing an α-lactam compound of interest BRPI0613004A2 (en)

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