CZ200782A3 - Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci - Google Patents

Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci Download PDF

Info

Publication number
CZ200782A3
CZ200782A3 CZ20070082A CZ200782A CZ200782A3 CZ 200782 A3 CZ200782 A3 CZ 200782A3 CZ 20070082 A CZ20070082 A CZ 20070082A CZ 200782 A CZ200782 A CZ 200782A CZ 200782 A3 CZ200782 A3 CZ 200782A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
sequence
nucleotide sequence
nucleic acid
recombinant
nucleotide
Prior art date
Application number
CZ20070082A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ300467B6 (cs
Inventor
Kyslík@Pavel
Štepánek@Václav
Hollerová@Lenka
Becka@Stanislav
Williams Rajasekar@Vyasarayani
Datla@Anupama
Plhácková@Kamila
Maršálek@Jaroslav
Original Assignee
Mikrobiologický ústav AV CR, v.v.i.
Fermenta Biotech Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mikrobiologický ústav AV CR, v.v.i., Fermenta Biotech Limited filed Critical Mikrobiologický ústav AV CR, v.v.i.
Priority to CZ20070082A priority Critical patent/CZ300467B6/cs
Priority to PCT/IN2007/000193 priority patent/WO2008093351A1/en
Priority to KR1020097016144A priority patent/KR20090114380A/ko
Priority to US12/524,713 priority patent/US8039604B2/en
Priority to CNA2007800329360A priority patent/CN101563459A/zh
Priority to EP07827496A priority patent/EP2109672A1/en
Publication of CZ200782A3 publication Critical patent/CZ200782A3/cs
Publication of CZ300467B6 publication Critical patent/CZ300467B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/78Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5)
    • C12N9/80Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5) acting on amide bonds in linear amides (3.5.1)
    • C12N9/84Penicillin amidase (3.5.1.11)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y305/00Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5)
    • C12Y305/01Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5) in linear amides (3.5.1)
    • C12Y305/01011Penicillin amidase (3.5.1.11), i.e. penicillin-amidohydrolase

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

Rešení spocívá v sekvenci nukleotidu o velikosti 2646 bp, kde je poradí nukleotidu identické s poradím nukleotidové sekvence kódující penicilinacylázu z Achromobacter sp. CCM 4824 (puvodne Comamonas testosteroni CCM 4824), prípadne v 5´-koncových fragmentech této sekvence o délce nejméne 150 nukleotidu a zacínající kterýmkoli nukleotidem s poradovým císlem 1 až 14 nebo v 3´-koncových fragmentech této sekvence o délce 150 nukleotidu a zacínající kterýmkoli nukleotidem s poradovým císlem 2606 až 2646. Sekvence muže být použita pro tvorbu konstruktu nukleové kyseliny, prípadne konstruktu opatreného nejméne jednou regulacní sekvencí rídící expresi genu a produkci polypeptidu s aktivitou penicilinacylázy. Sekvence muže být soucástí rekombinantního expresního vektoru, který se skládá z výše uvedeného konstruktu, promotoru, translacního start signálu, translacního a transkripcního stop signálu. Dále se rešení týká rekombinantní hostitelské bunky obsahující konstrukt nukleové kyseliny nesený na vektoru nebo integrovaný do genomu bunky a kmene E. coli BL21 obsahujícího recenou sekvenci nukleotidu kódujících penicilinacylázu a nesenou na plazmidu pKX1P1, pKLP3 nebo pKLP6.

Description

Sekvence nukleotidů o velikosti 2646 bp, kódující penícilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci.
Oblast techniky
Vynález se týká sekvence nukleotidů o velikosti 2646 bp, kódující polypeptid penícilinacylázu, konstruktů rekombinantní nukleové kyseliny, a rekombinantních mikroorganismů nesoucích tuto sekvenci.
Dosavadní stav techniky
Penicilinacylázy (E.C, 3.5.1.11, penicilinamidohydrolasa) jsou produkovány bakteriemi, aktinomycétami, houbami i kvasinkami. Tyto významné průmyslové enzymy jsou na základě své substrátové specifity děleny do tří skupin: penicilin-G-acylázy (PGA), penicilin-Vacylázy (PVA) a esterhydrolázy ci-aminokyselin (AEH, dříve označované jako ampicilinacylázy). Enzymy skupiny PGA mají širokou substrátovou specifitu a katalyzují hydrolýzu amidické vazby penicilinů i cefalosporinů. Mezi bakteriální producenty PGA patří zástupci rodů: Aeromonas, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Corynebacterium, Escherichia, Erwinia, Flavobacterium, Kluyvera, Micrococcus, Nocardia, Próteus, Providencia, Pseudomonas, Sarcina, Xanthomonas, Xylella (Process Biochem. 24:146-154, 1989, Process Biochem. 27:131-143,1992, Biotechnol. Adv. 18:289-301, 2000).
Kromě produkčních kmenů pro PGA získaných mutagenezí byly připraveny i rekombinantní mikroorganismy obsahující rekombinantní plazmidy se strukturním genem kódujícím PGA z Escherichia coli (Čs. patentový spis fy 244 343 a 246 957), Alcaligenes sp. nebo fecalis (Current Microbiology 39:2444-2448, 1999; EP 638649, Appl. Environ. Microbiol. 63: 34123418, 1997), Arthrobacter viscosus (Appl. Environ. Microbiol. 54: 2603-2607, 1988 a 55: 1351-1356, 1989; Gene 143: 79-83,1994), Bacillus megaterium (J. Bacteriol. 93: 302-306, 1967, Appl. Microbiol. Biotechnol. 25: 372-378, 1987; patent US 3 145 395; Process Biochemistry 29: 263-270, 1994), Kluyvera citrophila (Agric. Bíol. Chem. 39: 1225-1232, 1975; Gene 49: 69-80, Biotechnol.Letters 14: 285-290, 1992), Providencia rettgeri (Acta
Biochim. Polonica 28: 275-284, 1981; J. Bacteriol. 168: 431-433, 1986; DNA sequences 3: 195-200, 1992).
Většina prokaryotních producentů PGA jsou gram-negativní bakterie a enzym je v buňce lokalizován v periplasmě. Enzym je sekretován z buňky do média u kultury Bacillus megaterium.
Penicilin-G-acylázy jsou průmyslově využívány především pro hydrolýzu fenylacetylovaných derivátů cefalosporinů a penicilinu G za účelem přípravy intermediátů 6-APK a 7-ADCK. V poslední době jsou tyto enzymy využívány i pro syntetické reakce, acylace výše zmíněných intermediátů, které vedou k přípravě polosyntetických antibiotik (např.TTSjpatenty 5 753 458 a5 801 011; WO 98/04732; WO 97/04086; Enzyme Microb. Technol. 25: 336-343, 1999; Synthesis of β-lactam antibiotics: Chemistry, Biocatalysis and Process Integration, Ed.: A. Bruggink, Kluwer Academie Publishers, Dordrecht/Boston/London, 2001).
Za účelem opakovaného, dlouhodobého využívání PGA při katalýze enzymové reakce je enzym stabilizován imobilizaci nebo enkapsulací za vzniku enzymového katalyzátoru. V této podobě enzym vykazuje vyšší pH stabilitu, teplotní stabilitu a delší poločas životnosti za reakčních podmínek, při nichž katalyzuje průběh reakce.
Podstata vynálezu
Předmětem předloženého vynálezu je sekvence nukleotidů o velikosti 2646 bp, kódující tf penicilinacylázu, kde je pořadí nukleotidů nejméně z 95% identické s pořadím nukleotidů uvedeným na obr. 5.
Význakem vynálezu jsou dále 5'-koncové fragmenty sekvence nukleotidů podle předloženého vynálezu o délce nejméně 150 nukleotidů a začínající kterýmkoli nukleotidem s pořadovým číslem 1 až 14.
Dále jsou význakem vynálezu 3'-koncové fragmenty sekvence nukleotidů podle předloženého vynálezu o délce nejméně 150 nukleotidů a začínající kterýmkoli nukleotidem s pořadovým číslem 2606 až 2646.
Význakem vynálezu je také konstrukt nukleové kyseliny obsahující sekvenci nukleotidů podle předloženého vynálezu nebo 5'-koncové fragmenty nebo 3'-koncové fragmenty sekvence nukleotidů podle předloženého vynálezu, opatřený nejméně jednou regulační sekvencí řídící expresi genu a produkci polypeptidů s aktivitou penicilinacylázy.
Význakem vynálezu je i rekombinovaný plazmid obsahující sekvenci nukleotidů podle předloženého vynálezu nebo 5'-koncové fragmenty nebo 3'-koncové fragmenty sekvence podle předloženého vynálezu.
Dále je význakem vynálezu rekombinantní expresní vektor složený z konstruktu nukleové kyseliny podle předloženého vynálezu, promotoru, translačního start signálu a translačního a transkripčního stop signálu.
Význakem vynálezu je také hostitelská buňka obsahující konstrukt nukleové kyseliny podle předloženého vynálezu.
Dále je význakem vynálezu hostitelská buňka v níž je konstrukt nukleové kyseliny nesen na rekombinantním expresním vektoru podle předloženého vynálezu.
Význakem vynálezu je také hostitelská buňka v níž je konstrukt nukleové kyseliny integrován do genomu buňky.
Význakem vynálezu jsou dále rekombinované plazmidy pKXlPl, pKLP3 a pKLP6, charakterizované vloženou sekvencí nukleotidů podle předloženého vynálezu, izolovanou z kmene Achrorrtobacter sp., a restrikční mapou dle obr. 1 a 2.
Význakem vynálezu je také kmen Escherichia coli BL21 obsahující sekvenci podle předloženého vynálezu, nesenou plazmidy pKXlPl, pKLP3 nebo pKLPó.
Podstatou vynálezu je sekvence nukleotidů o velikosti 2646 bp, kde je pořadí nukleotidů identické s pořadím nukleotidů uvedeným na obr. 5., případně 5'-koncové fragmenty nebo 3'-koncové fragmenty této sekvence, kódující penicilinacylázu, o délce nejméně 150 bází. Uvedená sekvence může být součástí konstruktů nukleové kyseliny, rekombinantních plazmidů a vektorů. Pomocí vhodného vektoru může být uvedená sekvence vnesena do genomu bakteriálního nebo kvasinkového hostitele, kterého lze následně využít pro produkci penicilinacylázy.
Jedním zmožných provedení je kmen Escherichia coli BL21(pKXlPl) (CCM 7394) obsahující rekombinantní plasmid pKXlPl, připravený na bázi sekvence nukleotidů nové izolovaného strukturního genu s aktivitou penicilinacylázy. Uvedený plazmid je charakterizován vložením fragmentu DNA o velikosti 2646 bp (včetně oblasti s SD sekvencí) do plazmidového vektoru pK19 (R. D. Pridmore, Gene 56: 309-312, 1987), a restrikční mapou znázorněnou na obr.1. Příprava tohoto rekombinantního mikroorganismu spočívala v tom, že byla izolována chromosomální DNA z buněk kmene Achromobacter sp. CCM 4824 (původně Comamonas testosteroni CCM 4824; Plháčková a spol., Appl. Microbiol. Biotechnol. 62: 507-516, 2003) a připraven rekombinantní mikroorganismus E. coli TOP10(pKLP3) nesoucí 5,1 kb fragment chromosomální DNA. Nukleotidová sekvence strukturního genu pga byla získána pomocí PCR techniky (polymerázová řetězová reakce) za použití DNA plazmidu pKLP3. Podle stanovené NT sekvence genu byly navrženy DNA primery (tab. 1), které byly použity ke stanovení úplné nukleotidové sekvence genu včetně regulační oblasti s SD sekvencí pomocí téže PCR-sekvenační techniky. Na základě této kompletní nukleotidové sekvence byly navrženy primery umožňující PCR-amplifikaci celého strukturního genu pro penicilinacylázu (PCR; W. Rychlík: Methods in Molecular Biology 15, 31-39, 1993). Jako templát byla použita chromosomální DNA kmene Achromobacter sp. CCM 4824. Vzniklé PCR produkty byly izolovány a ligovány do mnohakopiového plazmidu pK19 (R. D. Pridmore, Gene: 309-312,1987) za vzniku rekombinantních plazmidů, jimiž byl následně transformován hostitelský kmen Escherichia coli TOP 10 (Invitrogen, USA.).
Příprava kompetentních buněk a transformace hostitelských kmenů populací rekombinantních plazmidů byla provedena dle H. Hanahan, J. Mol. Biol. 166: 557-580, 1983. Z narostlých kolonií byly metodou alkalické lyže (HC. Bimboim a J. Doly: Methods in Enzymology 100, 243-254, 1983) izolovány rekombinantní plazmidy a určena velikost inzertovaného fragmentu ajeho orientace.
U vybraných rekombinantních klonů hostitele TOP 10 byla testována aktivita enzymu penicilinacylázy v jednorázových kulturách v LB médiu. Rekombinantní plazmid vyizolovaný z kmene s nejvyšší celkovou aktivitou PGA byl označen jako pKXIPL Z tohoto plazmidového konstruktu je gen pga exprimován konstitutivně. Tímto plazmidem byl následně transformován hostitelský kmen BL21.
Výsledný rekombinantní kmen Escherichia coli nesoucí plazmid pKXlPl a produkující penicilinacylázu byl kultivován v míchaném bioreaktoru. Optimálním postupem je kultivace kmene na minerálním médiu M9 doplněném hydrolyzátem kaseinu a glycerolem jako zdrojem uhlíku a energie. Jednorázová přítokovaná kultivace probíhá při teplotě 20 až 30 °C za regulace pH v rozmezí 5,5 až 7,5 a koncentrace rozpuštěného kyslíku v mediu 10 až 40 %.
Přehled obrázků mt z v ýuuczcň
Obr. 1 znázorňuje restrikční mapu rekombinantního plazmidu pKXlPl.
Na obr. 2 jsou znázorněné plazmidy pKAG&w401, pKLP3 a pKLP6.
Obr. 3 znázorňuje průběh optické density kultury (OD600) a suché hmotnosti buněk (sušina) během přítokované kultivace kmene BL21(pKXlPl)v míchaném bioreaktoru.
Na obr. 4 je znázorněn průběh celkové aktivity (TA) a specifické aktivity (SA) během přítokované kultivace kmene BL21(pKXlPl) v míchaném bioreaktoru.
Na obr, 5 je uvedena nukleotidová sekvence strukturního genu pga a přilehlých oblastí.
Příklady provedení ty a·/·
Příklad 1
Kultivace A. sp. a izolace chromosomální DNA
Půdní izolát Achromobacter sp. CCM 4824 (Škrob a spol., Enzyme Microbiol. Technol. 32:738-744, 2003; Plháčková a spol., Appl. Microbiol. Biotechnol. 62: 507-516, 2003) byl li1 kultivován v 50 ml LB media (v g/1: trypton 10, kvasnicový extrakt 5, NaCl 5; pH 7,2/7,5) při iV °C na rotační třepačce (200 otáček/min) po dobu 12a 16 h. Biomasa z 2 ml kultury byla oddělena od media centrifugaci, promyta fyziologickým roztokem a uschována při -20 °C.
Chromosomální DNA byla izolována z rozmražené biomasy pomocí komerčně dostupných kolonek GENOMIC-TIP 100/G (Qiagen, Švýcarsko) a sady příslušných pufrů GENOMIC BUFFER SET(Qiagen).
Příklad 2
Technologie rekombinantní DNA
Všechny metody štěpení DNA restrikčními enzymy (Fermentas, Litva), analýza molekul DNA v 1,0% agarózovém gelu (USB, U.S.A.) v TBE pufru, ligace T4 DNA ligázou (Fermentas, Litva), byly prováděny podle standardních protokolů (J. Sambrook, 1989). Pro
PCR reakce a sekvenování DNA byly primery (Tab. 1) syntetizovány komerčními firmami MWG-Biotech AG, (Německo) a Metabion (Německo). Pro PCR reakce byl použit Thermocycler PTC-200 (MJ-Research, Inc.U.S.A.), přičemž všechny reakce byly prováděny pomocí Pwo SuperYield DNA Polymerase v přítomnosti GC-RICH Solution (ROCHE, Švýcarsko). Velikost produktů techniky PCR byla zjišťována v 1% agarózovém gelu v TBE pufru, přičemž jako standard molekulových vah byla použita DNA fága λ štěpená restrikční endonukleázou Pstl. Specifické produkty PCR určené k dalšímu subklonování nebo sekvenování byly izolovány z agarózového gelu pomocí QIAEX 11 Gel Extraction Kit
\ 4 (Qiagen, Německo) dle firemního protokolu. Unikátní DNA fragmenty byly purifikovány pomocí High Pure PCR Product Purification Kit (ROCHE, Švýcarsko) dle firemního protokolu. Příprava kompetentních buněk a transformace hostitelských kmenů byla provedena dle J. Hanahan, Mol. Biol. 166: 557-580, 1983, přičemž kompetentní buňky transformované plazmidy nesoucími požadované PCR fragmenty byly kultivovány po dobu 16 h při 37 °C na pevné kultivační půdě Luria-Bertani (LB,v g/l: trypton 10, kvasnicový extrakt 5, NaCl 5, agar 15; pH 7,2-7,5) doplněném antibiotikem kanamycmem (Km, 50pg/ml), popřípadě v 50 ml tekutého LB me^dia doplněného Km na orbitální třepačce Gallenkamp (200 otáček/min). Rekombinantní plazmidy byly pro následné analýzy izolovány pomocí Qiagen Plasmid Midi Kit (Qiagen, Německo) a High Pure Plasmid Isolation Kit (ROCHE, Švýcarsko) podle firemního protokolu. Stanovení všech NT sekvencí DNA byla prováděna v Mikrobiologickém ústavu AVČR automaticky na sekvenátoru 3100 DNA Sequencer (Perkin-Elmer, U.S.A.). Získané sekvence byly vyhodnoceny pomocí programu Lasergene (DNASTAR lne., U.S.A.). Homologie NT sekvencí byla ověřena pomocí programu BLAST (National Center for Biotechnology Information, U.S.A.; S. F. Altschul a spol.: Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402, 1997).
Tab. 1 DNA primery a jejich lokalizace vzhledem k pga genu
Lokalizace | 2319...2302 1 o \o Cl Cl Ό 1495 ... 1475 1936...1917 2758...2738 1 m C- un Ή· O O 1—^ 1/3 00 θ' Cl Cl vO m 1574...1596 1 rC rn 1 -31 ... -4 1O O LO CJ Cl rn O Cl
Nukleotidové sekvence I CGG CAC GCC CAG GAA GTT i I CGC CAT GCC GGT CCT TCA AC f TGT GCG CGT AGC CAA TGT TGC 1 GTT GGC GCT CGC TGG TCA TC 1 [ CAC CGG ACC ACG CTG GTG ATC | ÍCAT CGC GCC GGA TCG TGA CCT T 1 | CAG TTC GGC TGG TGG AAT CC | | CCT GTT GGC GGC CAG TTC GT | CAT GGC CAA CCG CTT TTC GG 1 [GCC TGC TGC CGT TCT CTA CCA AT [ GGC GCG GAC CCA TTC GAT AC | H O < u O < O Φ υ δ S u H < U u O < o o U a u GTG TAC TGCAGG CTT GCC AGC CAC CAG G
Velikost (NTs) 00 O CJ Cl o ΓΊ Cd Cl Cl 1 20 I O Cl o rt Cfa Cl Cl oo Cl 00 π
Specifický primer u < > £ IREVACYL2 | | REVACYL3 j | REVACYL4 I LO L U < > £ co u < > ω |UPACYL1 | |UPACYL2 | |UPACYL3 | > u PL, Li IUPACYL6 | υ < PL, L CL, L U > ΰ (2
Příklad 3
Stanovení nukleotidové sekvence pga genu a příprava expresního systému
Chromosomální DNA kmene Achromobacter sp. CCM 4824 byla parciálně štěpena enzymem &íw3AL Tyto DNA-fragmenty byly ligovány s SomHI-linearizo vanou plazmidovou DNA vektoru pK.19 (RD. Pridmore: Gene 56, 309-312, 1987). Vzniklými konstrukty byl následně transformován hostitelský kmen E. coli TOP 10. Plazmid pKAG&/«401 (obr.2) izolovaný z rekombinantního kmene E. coli vykazujícího penicilinacylázový fenotyp (PGA+) byl podroben restrikci pomocí PsfL Největší, cca 5,1 kb Pstl-fragment, byl následně subklonován do Pvl-linearizováného vektoru pK19 za vzniku 2 typů konstruktů pKLP3 a pKLP6 (obr.2) s opačně orientovaným Psfl-inzertem. Rekombinantní kmeny E. coli TOPÍ0(pKLP3) i E. coli TOPlO(pKLPó) byly fenotypu PGA+.
Izolované plazmidy pKLP3 a pK.LP6 byly použity jako templát pro získání celkové nukleotidové sekvence pga genu pomocí jak univerzálních M13/pUC sekvenačních primerů, tak následně odvozených pga-striktně specifických primerů (výčet viz tab.l). Nukleotidová sekvence strukturního genu pga čítající 2592 nukleotidů (včetně terminačního tripletu TAA) vykazuje v oblasti vymezené nukleotidy 63 až 2592 92% identitu s pga genem příbuzného mikroorganismu Achromobacter xylosoxidans ssp. xylosoxidans (GenBank AF490005).
Na základě takto získané celkové nukleotidové sekvence pga genu i sjeho přilehlými oblastmi byly navrženy primery umožňující PCR amplifikaci strukturního genu pga s chromosomální DNA kmene Achromobacter sp. CCM 4824 jako templátem. Navržená dvojice primerů UPACYLYbal + REVACYL^Jřl z oblastí přiléhajících ke strukturnímu genu pga s vloženými restrikčními místy Xbal, resp. /Nd (tab. 1) byla použita v PCR reakci obsahující následující kroky: 1) 5 min při 94 °C; 2) 30 cyklů s denaturací při 94 °C po dobu 45 s, vazbou primerů při 60 °C po dobu 45 s a polymerací při 72 °C po dobu 3min; 3) dokončení polymerace při 72 °C po dobu 10 min. Za těchto podmínek byl připraven specifický PCR produkt o velikosti 2663 bp nesoucí celý strukturní gen pga včetně jemu předcházející části regulační oblasti se Shine-Dalgamo sekvencí. Tento /jgn-specifícký PCR produkt byl podroben štěpení restrikení endonukleázou Xbal (cílová sekvence v primerů UPACYLA7>ízI) a následně ligován do vektoru pK19 štěpeného dvěma polylinkerovými enzymy Xbal a 5/hííI. Získaný rekombinantní konstrukt byl označen jako plazmid pKXlPl (obr.l). Analýzou sekvence DNA tohoto plazmidu bylo prokázáno, že při inzerci PCRproduktu nedošlo k žádným inserčně delečním mutacím, avšak byla zaznamenána záměnová mutace C -» T u 99. nukleotidu strukturního genu pga oproti dříve postulované nukleotidové sekvenci. Tato mutace je však tichá, neboť nemění typ aminokyseliny kódované tripletem. Izolovanými rekombinantními plazmidy pKLP6 a pKXlPl byl transformován prototrofní hostitelský kmen E. coli BL21 (Invitrogen, USA) a připraven prokaryotní expresní systém BL21(pKXlPl) pro PGA.
Příklad 4
Exprese pga v Escherichia coli
Příprava inokula pro kultivace kmenů Escherichia coli BL21 (pKXlPl)
Z glycerolové konzervy (narostlá kultura smíchaná s glycerolem podle J. Sambrook,1989) uchovávané v -70 °C bylo zaočkováno 50 ml media LB doplněného kanamycinem (Km, 50pg/ml), Inokulum bylo kultivováno 16 h při 28 °C v orbitálním inkubátoru Gallenkamp (200 otáček/min).
Kultivace v bioreaktoru
Kmen BL21 (pKXlPl) byl kultivován za přesně definovaných podmínek v mediu M9 (tab. 2) doplněném glycerolem (5-25 g/l) a kasein hydrolyzátem (5-25 g/l) jako zdroji uhlíku a energie v míchaném bioreaktoru Biostat MD (B. Braun Biotech Inti., Melsungen, Německo): v/ pracovní objem 8,2 1, vzdušnění 8 y- 91 vzduchu/min, počáteční frekvence míchání 200 až 300 otáček/min při teplotě v rozmezí 20 až 28 °C. pH média bylo udržováno v rozmezí 7,5 až 5,5 a koncentrace rozpuštěného kyslíku (pC>2) byla automaticky udržována změnou frekvence míchání od 200 do 840 otáček/min v rozmezí 5 až 30 % hodnoty maximálního nasycení média kyslíkem. Kultivace probíhala po dobu 20 až 25 hodin jako přítokovaná kultivace (obr. 3 a 4). V závěru kultivací byly stanoveny následující parametry: koncentrace biomasy (suchá hmotnost buněk, cdw), celková aktivita (TA) a specifická aktivita (SA) penicilinacylázy. Stanovené parametry:
koncentrace biomasy 28 g cdw/1 kultivačního media celková aktivita 18 000 U/l kultivačního média specifická aktivita 670 U/g cdw.
Enzymové stanovení
Pro stanovení aktivity enzymu PGA byly z produkční kultivace odebírány vzorky kultury o objemu 1 až 2 ml. Biomasa byla oddělena centrifugaci a po promytí 1 až 2 ml destilované vody a opětovné centrifugaci byla uchovávána v -2(^°C. Rozmražená biomasa byla resuspendována v 0,005 M fosfátovém pufru (pH 8,0).
Aktivita PGA byla stanovena titračně při 37 °C s penicilinem G jako substrátem.
Tab, 2 Komponenty kultivačního meZdia M9
Substance vzorec koncentrace (g/L)
Síran amonný (NH4)2SO4 4,0
Dihydrofosforečnan draselný kh2po4 13,6
Chlorid sodný NaCl 10,0
Hydroxid sodný NaOH 3,0
Síran hořečnatý MgSO4.7 H2O 2,0
Chlorid vápenatý CaCI2.6 H2O 0,05
Síran železnatý FeSO4.7 H2O 0,01
Průmyslová využitelnost
Rekombinantní kmeny mikroorganismů obsahující sekvenci nukleotidů podle vynálezu lze využít k produkci penicilinacylázy pro různé aplikace v chemickém a farmaceutickém průmyslu.

Claims (11)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Sekvence nukleotidů o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, kde je pořadí r
    nukleotidů nejméně z 95% identické s pořadím nukleotidů uvedeným na obr. 5.
  2. 2. 5'-koncové fragmenty sekvence nukleotidů podle nároku 1 o délce nejméně 150 nukleotidů a začínající kterýmkoli nukleotidem s pořadovým číslem 1 až 14,
  3. 3. . 3'-koncové fragmenty sekvence nukleotidů podle nároku 1 o délce nejméně 150 nukleotidů a začínající kterýmkoli nukleotidem s pořadovým číslem 2606 až 2646.
  4. 4. Konstrukt nukleové kyseliny obsahující sekvenci nukleotidů podle nároku 1 nebo fragment sekvence nukleotidů podle nároků 2 nebo 3, opatřený nejméně jednou regulační sekvencí řídící expresi genu a produkci polypeptidu s aktivitou penicilinacylázy.
  5. 5. Rekombinovaný plazmid obsahující sekvenci nukleotidů podle nároku 1 nebo fragment sekvence podle nároků 2 nebo 3.
  6. 6. Rekombinantní expresní vektor složený z konstruktu nukleové kyseliny podle nároku 4, promotoru, translačního start signálu a translačního a transkripčního stop signálu.
  7. 7. Hostitelská buňka obsahující konstrukt nukleové kyseliny podle nároku 4.
  8. 8. Hostitelská buňka podle nároku 7, v níž je konstrukt nukleové kyseliny nesen na rekombinantním expresním vektoru podle nároku 6.
  9. 9. Hostitelská buňka podle nároku 7, v níž je konstrukt nukleové kyseliny integrován do genomu buňky.
  10. 10. Rekombinované plazmidy pKXlPl, pKLP3 a pKLP6, charakterizované vloženou sekvencí nukleotidů podle nároku 1, izolovanou z kmene Achromobacter sp., a restrikční mapou dle obr. 1 a 2.
    ΐΌ» /i
  11. 11. Kmen Escherichia coli BL21 obsahující sekvenci podle nároku 1 nesenou plazmidy pKXlPl, pKLP3 nebo pKLPó podle nároku 10.
CZ20070082A 2007-01-31 2007-01-31 Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci CZ300467B6 (cs)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070082A CZ300467B6 (cs) 2007-01-31 2007-01-31 Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci
PCT/IN2007/000193 WO2008093351A1 (en) 2007-01-31 2007-05-15 Dna sequence encoding penicillin acylase, novel recombinant dna constructs and recombinant microorganisms carrying this sequence
KR1020097016144A KR20090114380A (ko) 2007-01-31 2007-05-15 페니실린 아실라아제를 코딩하는 dna 서열, 신규의 재조합 dna 구조체 및 상기 서열을 갖는 재조합 미생물
US12/524,713 US8039604B2 (en) 2007-01-31 2007-05-15 DNA sequence encoding penicillin acylase, novel recombinant recombinant DNA constructs and recombinant microorganisms
CNA2007800329360A CN101563459A (zh) 2007-01-31 2007-05-15 编码青霉素酰化酶的dna序列,携带该序列的新型重组dna结构及重组微生物
EP07827496A EP2109672A1 (en) 2007-01-31 2007-05-15 Dna sequence encoding penicillin acylase, novel recombinant dna constructs and recombinant microorganisms carrying this sequence

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070082A CZ300467B6 (cs) 2007-01-31 2007-01-31 Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ200782A3 true CZ200782A3 (cs) 2009-05-27
CZ300467B6 CZ300467B6 (cs) 2009-05-27

Family

ID=39171372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20070082A CZ300467B6 (cs) 2007-01-31 2007-01-31 Sekvence nukleotidu o velikosti 2646 bp, kódující penicilinacylázu, nové konstrukty rekombinantní nukleové kyseliny a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tuto sekvenci

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8039604B2 (cs)
EP (1) EP2109672A1 (cs)
KR (1) KR20090114380A (cs)
CN (1) CN101563459A (cs)
CZ (1) CZ300467B6 (cs)
WO (1) WO2008093351A1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016642A1 (en) 2007-07-27 2009-02-05 Fermenta Biotech Limited Process for the preparation of immobilized recombinant penicillin acylase catalyst from achromobacter sp. ccm 4824 expressed in e. coli bl 21 ccm 7394 and its use for the synthesis of beta-lactam antibiotics

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103184182B (zh) * 2013-04-11 2015-02-11 南京工业大学 青霉素酰化酶、其高产菌株及应用
CN103805671B (zh) * 2013-11-11 2015-08-26 华北制药河北华民药业有限责任公司 一种制备头孢氨苄的方法
CN104789510A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 南京工业大学 一种青霉素酰化酶、编码基因、产生菌株及其应用
CN110106161B (zh) * 2019-05-09 2022-03-22 福建医科大学附属口腔医院 青霉素酰化酶基因及其编码蛋白

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE790075A (fr) * 1971-10-14 1973-04-13 Bayer Ag Procede de preparation de penicillinacylase cristalline pure etproduit obtenu
ATE124724T1 (de) * 1990-04-18 1995-07-15 Gist Brocades Nv Penicillin-g-acylase, dafür kodierendes gen und verfahren zur herstellung von diesem enzym.
JPH069649A (ja) 1992-04-24 1994-01-18 Eli Lilly & Co セファロスポリンの改良製法
ES2141796T3 (es) 1993-08-05 2000-04-01 Dsm Nv Nuevo uso de acilasa de penicilina g de alcaligenes faecalis.
ZA954839B (en) 1994-06-10 1996-05-14 Gist Brocades Bv An acylation method
US5891703A (en) * 1994-08-12 1999-04-06 Gist-Hrocades Mutated penicillin G acylase genes
WO1997004086A1 (en) 1995-07-18 1997-02-06 Gist-Brocades B.V. An improved immobilized penicillin g acylase
TW555855B (en) 1996-07-26 2003-10-01 Bristol Myers Squibb Co Synthesis of beta-lactam antibacterials using soluble side chain esters and enzyme acylase
US5850019A (en) 1996-08-06 1998-12-15 University Of Kentucky Research Foundation Promoter (FLt) for the full-length transcript of peanut chlorotic streak caulimovirus (PCLSV) and expression of chimeric genes in plants
CZ291154B6 (cs) * 2001-08-03 2002-12-11 Mikrobiologický Ústav Av Čr Kmen mikroorganismu Comamonas testosteroni CCM 4824

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016642A1 (en) 2007-07-27 2009-02-05 Fermenta Biotech Limited Process for the preparation of immobilized recombinant penicillin acylase catalyst from achromobacter sp. ccm 4824 expressed in e. coli bl 21 ccm 7394 and its use for the synthesis of beta-lactam antibiotics

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090114380A (ko) 2009-11-03
US20100112673A1 (en) 2010-05-06
US8039604B2 (en) 2011-10-18
WO2008093351A1 (en) 2008-08-07
CZ300467B6 (cs) 2009-05-27
CN101563459A (zh) 2009-10-21
EP2109672A1 (en) 2009-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7294493B2 (en) Nucleic acid fragments encoding nitrile hydratase and amidase enzymes from Comamonas testosteroni 5-MGAM-4D and recombinant organisms expressing those enzymes useful for the production of amides and acids
EP1043398A1 (en) Expression vector pUC NT, DNA coding for decarbamylase improved in thermostability and use thereof
EP1456370A2 (en) Process for the preparation of a beta-lactam antibiotic with mutated penicillin acylase
WO1999038982A1 (en) Nucleic acid molecule encoding a cephalosporin acetylesterase
US8039604B2 (en) DNA sequence encoding penicillin acylase, novel recombinant recombinant DNA constructs and recombinant microorganisms
JPH0584078A (ja) セフアロスポリンcアシラーゼ
JP3408737B2 (ja) ニトリルヒドラターゼの活性化に関与するタンパク質及びそれをコードする遺伝子
EP1799817B1 (en) Mutant expandases
Becka et al. Penicillin G acylase from Achromobacter sp. CCM 4824
AU4046699A (en) Industrial method for producing heterologous proteins in E.coli and strains useful for said method
US7070963B2 (en) Amidase from variovorax
KR100806991B1 (ko) 신규 니트릴 히드라타아제
Kang et al. Expression of penicillin G acylase gene from Bacillus megaterium ATCC 14945 in Escherichia coli and Bacillus subtilis
KR100211002B1 (ko) 다량의 글루타릴아실라제를 제조하는 방법
EP0786006B1 (en) Cephalosporin c amidohydrolase, production and use
Ryabchenko et al. Cloning the amidase gene from Rhodococcus rhodochrous M8 and its expression in Escherichia coli
JP6156442B2 (ja) ニトリルヒドラターゼ遺伝子を置換した微生物
CA2198160A1 (en) Enzyme with leudh activity, nucleotide sequence coding therefor and process for the preparation of the enzyme
EP4083197A1 (en) Corynebacterium glutamicum mutant strain having enhanced l-lysine productivity and method of producing l-lysine using the same
US6403357B1 (en) Thermostable D-hydantoinase and the application thereof
EP1902140A2 (en) Mutant expandases and their use in the production of beta-lactam compounds
EP1694835A2 (en) Glutaryl amidases and their uses
CZ2015586A3 (cs) Sekvence nukleotidů kódující hydrolasy esterů α-aminokyselin a rekombinantní mikroorganismy nesoucí tyto sekvence
US20080102496A1 (en) Expression of Nitrile Hydratases in a Two-Vector Expression System
KR20220149376A (ko) L-라이신 생산능이 향상된 코리네박테리움 글루타미쿰 변이주 및 이를 이용한 l-라이신의 생산 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20240131