DE102007041861A1 - Herstellung von Polymeren mit reduziertem Acylgehalt - Google Patents

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Volker Dr. Sieber
Astrid Jäger
Broder RÜHMANN
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JAEGER, ASTRID, 85354 FREISING, DE
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    • C12P19/06Xanthan, i.e. Xanthomonas-type heteropolysaccharides
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines acylierten Polymers in einem modifizierten Mikroorganismus, der auf natürliche Weise oder durch rekombinante Modifizierung fähig ist, acylgruppenhaltiges Polymer zu bilden, wobei hergestelltes Polymer mit einem niedrigeren Grad an Acylierung versehen ist, verglichen zu dem Polymer, welches von demselben, nicht modifizierten Mikroorganismus gebildet wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Herstellung acylierter Polymere, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von acylierten Polysacchariden in Mikroorganismen.
  • Es werden rekombinante DNA-Techniken angewandt, somit liegen Teile der Erfindung auf dem Gebiet der rekombinanten Biotechnologie.
  • Stand der Technik
  • Polysaccharide sind dem Fachmann bekannt und kommen in der Natur z. B. als Glycogen, Stärken (Amylose, Amylopektin), Chitin, Callose, Zellulose und speziell in Bakterien in Form von z. B. Lipopolysacchariden oder extrazellulären Polysacchariden vor. Industriell verwendete Polysaccharide sind z. B. Karayagummi, Gummiarabicum, Johannisbrotkernmehl, Tragantgummi, Dextran und Pullulan. Polysaccharide können acyliert werden, so z. B. durch Carboxyl-, Acetyl- oder Succinyl-Gruppen. Beispiele für acylierte Polysaccharide sind Mannan, Xylan, Rhamnogalacturonan, Pektin, Xyloglucan, Galactomannan, Galactoglucomannan, Galactoglucan, Xanthan, Gellan, Rhamsan, und Welan.
  • Xanthan ist ein anionisches Polysaccharid, das von gram-negativen, aeroben Bakterien der Gattung Xanthomonas, Ordnung Xanthomonadales innerhalb der taxonomischen Klasse der Gamma-Proteobakterien, hergestellt wird. Seit den 1960er Jahren wird Xanthan industriell produziert und vor allem als Zusatzstoff für Lebensmittel aber auch als Verdicker in technischen Anwendungen eingesetzt.
  • Xanthan ist ein lineares Polymer dessen Rückgrat aus 1–4 verknüpften β-D-Glucoseeinheiten besteht. Am C3-Atom jeder zweiten Glucoseeinheit hängt ein Trisaccharid aus β-D-Mannose 1–4 verknüpft mit β-D-Glucuronsäure 1–2 verknüpft mit α-D-Mannose. Die beiden Mannoseeinheiten sind dabei häufig derivatisiert: die α-D-Mannose kann am C6 Atom acetyliert sein, die β-D-Mannose kann an C4 und C6-Stellung mit Pyruvat oder nur an C6 mit Acetat verbunden sein (vergleiche 1). Der Anteil an Acetat und Pyruvat schwankt allerdings. Typischerweise hat Xanthan einen Besetzungsgrad von ca. 80–90% mit Acetat und ca. 40% mit Pyruvat. Das Molekulargewicht von Xanthan liegt bei über 1 Mio Dalton (Da).
  • In Lösung bilden zwei Xanthan-Moleküle eine Doppelhelix aus, wodurch aus einem zunächst flexiblen Polymer ein steifes Stäbchen wird. Diese Konformation bedingt die viskoelastischen Eigenschaften von Xanthanlösungen: In Ruhe ist eine solche Lösung sehr viskos und verfügt über eine hohe Suspendierkraft, da die Polymerstäbchen sich gegenseitig in ihrer Beweglichkeit behindern. Wenn Bewegungsenergie bzw. Scherkraft in die Lösung eingebracht wird, so richten sich die Stäbchen parallel zueinander aus und die Lösung wird frei fließend und verliert ihre Suspensionskraft. Man spricht von „scherverdünnendem" oder „thixotropem" Verhalten. Mit der Rückkehr in den ruhenden Zustand kehrt auch schlagartig die hohe Viskosität zurück. Die Höhe der Viskosität von Xanthanlösungen ist erheblich vom Grad der Derivatisierung mit Acylresten und von der Anwesenheit verschiedener Metallsalze abhängig. Ein erhöhter Anteil an Pyruvat führt z. B. in Anwesenheit von Kalium-Ionen zu einer erhöhten Viskosität. Ein niedrigerer Anteil an Acetat verringert die Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Xanthan Lösungen (Dentini, M.; Crescenzi, V.; Blasi, D. (1984) Conformational properties of xanthan derivatives in dilute aqueous solution. Int. J. of Biological Macromolecules 6(2), 93–8.). In Lösungen mit Johannesbrotkernmehl bildet Xanthan schon bei geringer Konzentration stabile Gele aus. Xanthan mit einem reduzierten Gehalt an Acetatgruppen zeichnet sich dadurch aus, dass die Wechselwirkung mit Johannesbrotkernmehl und damit auch die Gelbildung verstärkt wird (Wang, F.; Wang, Y.-J.; Sun, Z. (2002) Conformational role of xanthan in its interaction with locust bean gum. J. Food Science 67(7), 2609–2614; Copetti G.; Grassi M.; Lapasin R.; Pricl S. (1997) Synergistic gelation of xanthan gum with locust bean gum: a rheological investigation. Glycoconjugate J. 14(8), 951–61). Daher kann es vorteilhaft sein, Xanthan zu produzieren, welches über einen niedrigen Gehalt an Acetyl-Gruppen verfügt. Ideal wäre es daher, über ein System zu verfügen, mit dem der Acetylierungsgehalt beeinflusst und bestimmt werden kann.
  • Da der Acetatgehalt von Xanthan von verschiedenen natürlichen Isolaten von Xanthomonas campestris schwankt, konnten Varianten isoliert werden, die einen niedrigeren Acetatgehalt besitzen (Tait, M. I.; Sutherland, I. W. (1989) Synthesis and properties of a mutant type of xanthan. J. of Applied Bacteriology 66(5), 457–60). Außerdem haben die Wachstumsbedingungen von Xanthomonas campestris einen geringen aber signifikanten Einfluss auf den Acetatgehalt des produzierten Xanthans (Tait, M. I.; Sutherland, I. W.; Clarke-Sturman, A. J. (1986) Effect of growth conditions an the production, composition and viscosity of Xanthomonas campestris exopolysaccharide. J. of General Microbiology 132(6), 1483–92).
  • Eine weitere Möglichkeit den Acetatgehalt von Xanthan zu reduzieren, ist es, eine Xanthanlösung unter alkalischen Bedingungen zu inkubieren, wie in US-Patent 4296203 beschrieben.
  • Diese Methode wird großtechnisch eingesetzt, hat aber den Nachteil, dass dabei als Nebenreaktion eine Spaltung der Polymerkette erfolgt und dabei das Molekulargewicht des Xanthans reduziert bzw. die intrinsische Viskosität herabgesetzt wird, wie in WO8705939 beschrieben. Eine andere Methode den Acetatgehalt von Xanthan zu reduzieren, ist es, Xanthan in Pulverform stark zu erhitzen, vergleiche JP2006213867 , wobei auch hier mit einer starken Depolymerisierung zu rechnen ist. Bei beiden beschriebenen Verfahren werden zusätzliche Prozessschritte benötigt, die zu erhöhten Produktionskosten führen.
  • Eine Möglichkeit, Xanthan mit modifiziertem Acetatgehalt zu produzieren, ohne dabei zusätzliche Prozessschritte zu beanspruchen, ist dadurch gegeben, dass gentechnische Eingriffe im Produktionsstamm vorgenommen werden. Die Biosynthese des Xanthans erfolgt mithilfe von 12 Enzymen, deren Gene (gumB bis gumM) sich in einem Operon befinden, das unter der Kontrolle eines Promotors steht. Zunächst werden an der cytoplasmatischen Seite der inneren Membran von X. campestris die fünf Zucker einer Monomereinheit zusammengebaut. Die Monomereinheiten werden anschließend auf die periplasmatische Seite der Membran transferiert und dort polymerisiert und exportiert. Noch auf der cytoplasmatischen Seite werden Acetylgruppen von den Enzymen gum F und gumG auf die Zuckermoleküle übertragen. WO9219753 und US-Patent 5948651 beschreiben eine Methode, bei der diese Enzyme bzw. die Gene, die für diese Enzyme kodieren, in den Xanthan produzierenden Stämmen inaktiviert bzw. ausgeschaltet werden. Damit konnte jedoch lediglich Xanthan erhalten werden, welches komplett deacetyliert war.
  • Es sind in der Literatur eine Reihe Enzyme beschrieben worden (allgemein der Klasse E. C. 3.1.1), die in der Lage sind, Acylgruppen von Polysacchariden abzuspalten. Darunter befinden sich Carboxylesterasen (Cui, W.; Winter, W. T.; Tanenbaum, S. W.; Nakas, J. P. (1999) Purification and characterization of an intracellular carboxylesterase from Arthrobacter viscosus NRRL B-1973. Enzyme and Microbial Technology 24(3/4), 200–208) und Acetylxylanesterasen (Margolles-Clark E., Tenkanen M., Söderlund H., Penttilä M. (1996) Acetyl xylan esterase from Trichoderma reesei contains an active-site serine residue and a cellulose-binding domain. Eur J Biochem. 237(3) 553–60). Im Genom von Xanthomonas campestris pv. campestris ATCC33913 wurde ein Enzym über Sequenzhomologie identifiziert, welches potentiell eine Acetylxylanesteraseaktivität besitzt (da Silva, A. C. R. et al. (2002) Comparison of the genomes of two Xanthomonas pathogens with differing host specificities. Nature 417 (6887), 459–463, SEQ ID NO: 1).
  • Generelle Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode bereitzustellen mit der Polymere mit – verglichen zu konventionellen Verfahren – erniedrigtem Acylgehalt hergestellt werden können. Dieser Herstellungsprozess kann durch Mikroorganismen erfolgen; daher ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Mikroorganismen bereitzustellen, die Polysaccharide produzieren, deren Acylierungsgehalt beeinflusst werden kann.
  • Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Familie von Polysaccharid-Polymeren mit verändertem Acylierungsgehalt bereitzustellen, die vorzugsweise verbesserte rheologische Eigenschaften aufweisen und bessere Verdicker von Wasser bei erhöhten Temperaturen und/oder Salzkonzentrationen sind, als es natürlich vorkommendes Xanthan ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde gefunden, das acyliertes Polymer in einem modifiziertem Mikroorganismus, der auf natürliche Weise oder durch rekombinante Modifizierung befähigt ist, acylgruppenhaltiges Polymer zu bilden, wobei hergestelltes Polymer mit einem niedrigeren Grad an Acylierung versehen ist, verglichen zu dem Polymer, welches von demselben, nicht modifizierten Mikroorganismus gebildet wird, hergestellt werden kann, indem in dem Mikroorganismus eine Acylase überexpremiert wird und der acylaseüberexpremierende Mikroorganismus unter Bedingungen, unter denen er acyliertes Polymer bildet, angezogen wird.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher ein Verfahren zur Herstellung acylierter Polymere in einem modifiziertem Mikroorganismus, der auf natürlicher Weise oder durch rekombinante Modifizierung befähigt ist, acylgruppenhaltiges Polymer zu bilden, wobei hergestelltes Polymer mit einem niedrigeren Grad an Acylierung versehen ist, verglichen zu dem Polymer, welches von demselben, nicht modifizierten Mikroorganismus gebildet wird, umfassend: Modifizieren des Mikroorganismus durch Überexpression einer Acylase und Anzucht des acylaseüberexpremierenden Mikroorganismus unter Bedingungen, unter denen er acyliertes Polymer bildet.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das mit diesem Verfahren hergestellte Polymer selber.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass es eine generelle Methode bietet, mit der acylhaltige Polymere mit erniedrigtem Acylgehalt hergestellt werden können. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass das Verfahren ohne die Inaktivierung von endogenen Genen des modifizierten Mikroorganismus auskommt.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, dass ein Xanthan produzierender Stamm generiert wurde, der den Status „selbstkloniert" besitzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören.
  • Als Begriff Polymer ist ein Stoff gemeint, der aus Molekülen besteht, die durch eine gegebenenfalls verzweigte Kette einer oder mehrerer Arten von Monomereinheiten gekennzeichnet sind, und der eine einfache Gewichtsmehrheit von Molekülen mit mindestens drei Monomereinheiten enthält, die zumindest mit einer weiteren Monomereinheit bzw. einem sonstigen Reaktanden eine kovalente Bindung eingegangen sind, sowie weniger als eine einfache Gewichtsmehrheit von Molekülen mit demselben Molekulargewicht. Diese Moleküle liegen innerhalb eines bestimmten Molekulargewichtsbereichs, wobei die Unterschiede beim Molekulargewicht im Wesentlichen auf die Unterschiede in der Zahl der Monomereinheiten zurückzuführen sind. Hier ist unter einer "Monomereinheit" die gebundene Form eines Monomers in einem Polymer zu verstehen.
  • Werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung polymere Verbindungen beschrieben, die verschiedene Monomereinheiten mehrfach aufweisen können, so können diese statistisch verteilt (statistisches Oligomer) oder geordnet (Blockoligomer) in diesen Verbindungen vorkommen. Angaben zu Anzahl von Einheiten in solchen Verbindungen sind als Mittelwert, gemittelt über alle entsprechenden Verbindungen zu verstehen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung acylierter Polymere in einem modifiziertem Mikroorganismus, der auf natürlicher Weise oder durch rekombinante Modifizierung befähigt ist, acylgruppenhaltiges Polymer zu bilden, wobei hergestelltes Polymer mit einem niedrigeren Grad an Acylierung versehen ist, verglichen zu dem Polymer, welches von demselben, nicht modifizierten Mikroorganismus gebildet wird, umfassend: Modifizieren des Mikroorganismus durch Überexpression einer Acylase und Anzucht des acylaseüberexpremierenden Mikroorganismus unter Bedingungen, unter denen er acyliertes Polymer bildet.
  • Rekombinante Modifizierungen an Mikroorganismen können durch die rekombinanten Gentechnikverfahren hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Im Allgemeinen können die Fremd-DNA tragende Vektoren in die Zellen durch konventionelle Transformations- oder Transfektionstechniken eingeschleust werden.
  • Geeignete Methoden können gefunden werden bei Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, 1989).
  • Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls Vektoren, insbesondere Plasmide, die die erfindungsgemäß eingesetzten Acylasen enthalten und gegebenenfalls in Bakterien replizieren. Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls die rekombinanten Mikroorganismen, die mit den genannten Vektoren transformiert wurden. Dabei können die proteinkodierenden Polynukleotide unter der Wirkung eines einzigen oder mehrerer Promotoren stehen. Der Begriff "Verstärkung" oder „Überexpression" beschreibt in diesem Zusammenhang die Erhöhung der intrazellulären Aktivität oder Konzentration eines oder mehrerer Enzyme oder Proteine in einem Mikroorganismus, die durch die entsprechende DNA kodiert werden, indem man beispielsweise die Kopienzahl des Gens bzw. der Gene, des ORFs bzw. der ORFs um mindestens eine (1) Kopie erhöht, einen starken Promotor funktionell mit dem Gen verknüpft oder ein Gen oder Allel oder ORF verwendet, das für ein entsprechendes Enzym bzw. Protein mit einer hohen Aktivität kodiert und gegebenenfalls diese Maßnahmen kombiniert. In E. coli werden exemplarisch lac, tac und trp als starke Promotoren genannt. Als Überexpression soll ebenfalls die analog zu vorangegangen beschriebene Expression eines Proteins, welches vorher nicht in dem Mikroorganismus vorhanden war, verstanden werden. Als offener Leserahmen (ORF, open reading frame) wird ein Abschnitt einer Nukleotidsequenz bezeichnet, der für ein Protein beziehungsweise Polypeptid oder Ribonukleinsäure kodiert oder kodieren kann, dem (der) nach dem Stand der Technik keine Funktion zugeordnet werden kann. Nach Zuordnung einer Funktion zu dem betreffenden Abschnitt der Nukleotidsequenz wird im Allgemeinen von einem Gen gesprochen. Unter Allelen versteht man im Allgemeinen alternative Formen eines gegebenen Gens. Die Formen zeichnen sich durch Unterschiede in der Nukleotidsequenz aus. Als Genprodukt bezeichnet man im Allgemeinen das von einer Nukleotidsequenz, d. h. einem ORF, einem Gen oder einem Allel kodierte Protein oder die kodierte Ribonukleinsäure. Durch die Maßnahmen der Verstärkung, insbesondere Überexpression, wird die Aktivität oder Konzentration des entsprechenden Proteins im allgemeinen um mindestens 10%, 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 300%, 400% oder 500%, maximal bis 1000% oder 2000% bezogen auf die des Wildtyp-Proteins beziehungsweise auf die Aktivität oder Konzentration des Proteins im für das entsprechende Enzym bzw. Protein nicht rekombinanten Mikroorganismus oder Elternstamm erhöht. Als nicht rekombinanter Mikroorganismus oder Elternstamm (parent strain) wird der Mikroorganismus verstanden, an dem die erfindungsgemäße Verstärkung oder Überexpression durchgeführt wird. Die Gene oder Genkonstrukte können entweder in Plasmiden mit unterschiedlicher Kopienzahl vorliegen oder im Chromosom integriert und amplifiziert sein. Alternativ kann weiterhin eine Überexpression der betreffenden Gene durch Veränderung der Medienzusammensetzung und Kulturführung erreicht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das acylierte Polymer ein Polysaccharid, besonders bevorzugt ist das acylierte Polymer ein wasserlösliches Polymer bestehend aus einer linearen Kette von 1–4 verknüpften β-D-Glucoseeinheiten, deren jede zweiten Glucoseeinheit am C3-Atom mit einem Trisaccharid aus β-D-Mannose 1–4 verknüpft mit β-D-Glucuronsäure 1–2 verknüpft mit α-D-Mannose verknüpft ist. Als Mikroorganismus wird vorzugsweise ein Bakterium der Gattung Xanthomonas, besonders bevorzugt Xanthomonas campestris, verwendet.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist die überexpremierte Acylase vorzugsweise eine Acetylesterase, besonders bevorzugt eine Acetylxylanesterase. Besonders bevorzugt wird eine Acetylxylanesterase von Xanthomonas campestris eingesetzt.
  • Als Acylase kann auch eine Acylase überexpremiert werden, deren Aminosäuresequenz mindestens 70%, 80%, 90%, 95% bzw. besonders bevorzugt 99% zu SEQ ID NO: 7 identisch ist.
  • Die in erfindungsgemäßem Verfahren eingesetzten Mikroorganismen können die für die überexpremierte Acylase proteinkodierenden Nukleinsäuren episomal oder im Genom integriert tragen. In einer Ausführungsform wird der Mikroorganismus Xanthomonas campestris Stamm XCA4 im erfindungsgemäßem Verfahren eingesetzt, der sich dadurch auszeichnet, dass die für die überexpremierte Acylase proteinkodierende DNA-Sequenz SEQ ID NO: 10 in den Genlocus zwischen gumE und gumF integriert wurde.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren kann der Acylgehalt des zu produzierenden Polymers beeinflusst werden. Dies kann z. B. durch Regulierung der Überexpression der Acylase erfolgen, so z. B. in der Form, dass unterschiedliche Promotoren zur Expression der Acylase eingesetzt werden. So können z. B. induzierbare Promotoren eingesetzt werden.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Expressionsrate der überexpremierte Acylase mit der Produktionsrate an Polymer korreliert wird. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Promotoren ausgewählt aus der Gruppe der Promotoren, die die Expression der Enzyme verantwortlich für die Polymer-Synthese in dem Mikroorganismus sicherstellen, erfolgen.
  • Bevorzugt wird dies ebenfalls durch den Einsatz des Mikroorganismus Xanthomonas campestris Stamm XCA4 in erfindungsgemäßem Verfahren erreicht, der sich dadurch auszeichnet, dass die für die überexpremierte Acylase porteinkodierende DNA-Sequenz SEQ ID NO: 10 in den Genlocus zwischen gumE und gumF integriert wurde.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn der Grad an Acylierung des Polymers über die intrazelluläre Lokalisation der Acylase beeinflusst wird. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese Beeinflussung z. B. durch Variation des Signalpeptides bzw. der Lokalisierungssequenz der überexpremierten Acylase erreicht werden kann. Bevorzugt wird in erfindungsgemäßen Verfahren die intrazelluläre Lokalisation der Acylase über eine Aminosäuresequenzveränderung innerhalb der ersten 60 N-terminalen Aminosäuren der Acylase beeinflusst.
  • Im Lichte der öffentlichen Diskussion um gentechnisch veränderte Organismen ist es wünschenswert, Mikroorganismen vorweisen zu können, die keinerlei Fremd-DNA enthalten. Daher wird in dem erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise ein modifizierter Mikroorganismus eingesetzt, der keinerlei Fremd-DNA enthält.
  • Bevorzugt ist dieser Mikroorganismus der Xanthomonas campestris Stamm XCA4, der sich dadurch auszeichnet, dass die DNA-Sequenz SEQ ID NO: 10 in den Genlocus zwischen gumE und gumF integriert wurde und der somit ebenfalls Bestandteil der Erfindung ist.
  • Die physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise Wasserlöslichkeit, Viskositätsbeeinflussbarkeit der Polymerlösungen so wie offensichtlich die chemische Zusammensetzung der mit erfindungsgemäßem Verfahren hergestellten Polymere unterscheiden sich wesentlich von den mit klassischen Verfahren produzierten. Daher ist ein weiterer Bestandteil der Erfindung das mit erfindungsgemäßem Verfahren hergestellte acylierte Polymer.
  • Zur Generierung der modifizierten Mikroorganismen, die zum Einsatz in erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, können verschiedene Klonierungs- und Expressionsplasmide in Kombination mit Nukleinsäuren proteinkodierend für verschiedene Acylasen eingesetzt werden. Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen können die Plasmide pASKxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 13, pASKxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 14, pASKxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 15, pJNxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 16, pJNxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 17, pJNxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 18 und pK18mobSacBxca4 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 19 eingesetzt werden. Diese Nukleotidsequenzen sind somit Bestandteil der Erfindung.
  • Ebenso sind die verwendeten Mikroorganismen, die mindestens eines der Plasmide ausgewählt aus der Gruppe pASKxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 13, pASKxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 14, pASKxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 15, pJNxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 16, pJNxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 17, pJNxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 18 und pK18mobSacBxca4 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 19, in sich tragen, Bestandteil der Erfindung.
  • In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll.
  • Folgende Abbildung ist Bestandteil der Beschreibung
  • 1: Struktur von Xanthan
  • Beispiele:
  • Die Analyse der SEQ ID NO: 1 mit Hilfe des TMpred Algorithmus (K. Hofmann & W. Stoffel (1993) TMbase – A database of membrane spanning Proteins segments. Biol. Chem. Hoppe-Segler 374: 166, 1993) ergab, dass die ersten ca. 50 Aminosäuren einen Membrananker darstellen, und das Enzym auf der cytoplasmatischen Seite der inneren Membran von Xanthomonas campestris lokalisiert ist. Das Enzym wurde wie im Folgenden beschrieben mit vier verschiedenen N-terminalen Signalsequenzen exprimiert:
    Mit der originalen Signalsequenz mit Membrananker; xca1; SEQ ID NO: 3,
    mit einer Signalsequenz von E. coli (ompA), die das Protein ins Periplasma dirigiert; xca2; SEQ ID NO: 5,
    allein mit der cytoplasmatischen Domäne; xca3; SEQ ID NO: 7 und
    mit der Sequenz des Signalpeptids des periplasmatisch vorliegenden Disulfidbindeproteins A (DsbA) von X. campestris, die das Protein ebenfalls ins Periplasma dirigiert; xca4; SEQ ID NO: 9.
  • Beispiel 1: Klonierung von xca1 zur Expression in E. coli
  • Das Gen wurde aus dem Genom von X. campestris ATCC 33913 mit Hilfe der Primer xcan1: CGTACAGGTCTCCAATGACCACGCTGGAAACGC und xcac: CGTACAGGTCTCTGCGCTATCCGGGCGCCGCGCGAC amplifiziert und über BsaI in den pASK IBA3 (IBA GmbH Göttingen) einkloniert. Das so erhaltene Gen, dargelegt in SEQ ID NO: 4, stand dadurch unter Kontrolle des tet-Promoters und es wurde dadurch eine DNA-Sequenz kodierend für ein C-terminales Peptid (Strep-Tag) angehängt, um Reinigung und Detektion auf Protein-Ebene zu erleichtern.
  • Nach Transformation des so erhaltenen Vektors „pASKxca1" mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 13 in E. coli BL21 konnte das Enzyme exprimiert und die Aktivität bei der Deacetylierung von Substraten getestet werden.
  • Beispiel 2: Klonierung von xca2 zur Expression in E. coli
  • Das Gen wurde aus dem Genom von X. campestris ATCC 33913 mit Hilfe der Primer xcan2: CGTACAGGTCTCAGGCCGCGCCGGTGTTCTTGCC und xcac: CGTACAGGTCTCTGCGCTATCCGGGCGCCGCGCGAC amplifiziert und über BsaI in den pASK IBA2 (IBA GmbH Göttingen) einkloniert. Das so erhaltene Gen, dargelegt in SEQ ID NO: 6, stand dadurch unter Kontrolle des tet-Promoters und es wurde dadurch eine DNA-Sequenz kodierend für ein C-terminales Peptid (Strep-Tag) angehängt, um Reinigung und Detektion auf Protein-Ebene zu erleichtern. Nach Transformation des so erhaltenen Vektors „pASKxca2" mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 14 in E. coli BL21 konnte das Enzyme exprimiert und die Aktivität bei der Deacetylierung von Substraten getestet werden.
  • Beispiel 3: Klonierung von xca3 zur Expression in E. coli
  • Das Gen wurde aus dem Genom von X. campestris ATCC 33913 mit Hilfe der Primer xcan3: CGTACAGGTCTCCAATGTCGCATGCATTGTTCGTTGC und xcac: CGTACAGGTCTCTGCGCTATCCGGGCGCCGCGCGAC amplifiziert und über BsaI in den pASK IBA3 (IBA GmbH Göttingen) einkloniert Das so erhaltene Gen, dargelegt in SEQ ID NO: 8, stand dadurch unter Kontrolle des tet-Promoters und es wurde dadurch eine DNA-Sequenz kodierend für ein C-terminales Peptid (Strep-Tag) angehängt, um Reinigung und Detektion auf Protein-Ebene zu erleichtern.
  • Nach Transformation des so erhaltenen Vektors „pASKxca3" mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 15 in E. coli BL21 konnte das Enzyme exprimiert und die Aktivität bei der Deacetylierung von Substraten getestet werden.
  • Beispiel 4: Expression der Acetylxylanesterase xca1, xca2 und xca3 in E. coli
  • Proteinexpression wurde in E. coli BL21 im 500 ml-Maßstab in TB/Amp-Medium durchgeführt, wobei tagsüber eine 5 ml-Vorkultur im Reagenzglas (angeimpft mit einer Einzelkolonie) in dYT/Amp-Medium angezüchtet wurde, diese abends in einen 50 ml-Ansatz im Schüttelkolben (TB/Amp-Medium) überführt und o/n bei 37°C unter Schütteln inkubiert wurde. Die 50 ml-Vorkultur wurde in 500 ml des gleichen Mediums überführt, im Schikanenkolben inkubiert. Dabei wurde das Wachstum der Zellen durch regelmäßige Messung (ca. jede Stunde) der optischen Dichte bei 600 nm verfolgt. Bei einer OD von 2 wurde die Expression des rekombinanten Proteins durch Zugabe von Anhydrotetrazyklin in einer Endkonzentration von 200 μg/l induziert. Das weitere Wachstum der nun Enzym produzierenden Zellen wurde durch OD-Messungen im Abstand von in etwa zwei Stunden kontrolliert und die Inkubation eingestellt, sobald die Wachstumskurve deutlich abflachte. Im Anschluss daran wurden die Zellen zentrifugiert (4000 rpm, 20 min, 4°C) und die Zellmasse durch Wägung bestimmt.
  • Expression der Enzyme wurde durch SDS-Gel-Elektrophorese und/oder Westernblot bestätigt.
  • Beispiel 5: Aktivität der Acetylxylanesterase xca1, xca2 und xca3 auf para-Nitrophenylacetat
  • Eine Untersuchung der Aktivität der rekombinant exprimierten Acetylxylanesterase wurde an dem Substrat para-Nitrophenylacetat (PNPA) durchgeführt. Dessen Acetylgruppe wird von Acetylesterasen abgespalten, wobei das bei 400 nm absorbierende, gelbliche Nitrophenol entsteht. Um die Aktivität der Enzymlösungen am Tecan- Mikrotiterplattenleser jeweils in Doppelbestimmungen zu vermessen, wurden zunächst in einer 96-well-Platte Ansätze aus 20 μl Enzymlösung (Überstand aus Zellaufschluss) und 30 μl Substratlösung (0,67 mM) in 100 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7) mit einem Endvolumen von 150 μl gemischt. Zur Negativkontrolle wurden zusätzlich Puffer-Enzym-Lösungen und Substrat ohne Enzym in derselben Konzentration mitgetestet. Die Platte wurde im Tecan-Einschubfach bei 30°C inkubiert, wobei in regelmäßigen Abständen über einen Zeitraum von 10–20 min die Absorption bei 400 nm gemessen wurde. Aus dem Anstieg der Absorption pro Sekunde (μE/s) wurde auf die Aktivität der Enzyme rückgeschlossen.
  • Nach erfolgreicher Klonierung und Expression der Varianten xca1, xca2 und xca3 in BL21 wurde Zellaufschlüsse am Substrat PNPA auf ihre Aktivität hin untersucht. Tabelle 1 zeigt die Aktivität repräsentativer Zellaufschlüsse (BugBuster, Firma Novagen). Es ist zu erkennen, dass die Zellextrakte eine deacetylierende Aktivität auf PNPA als Substrat besitzen.
    Freisetzung Acetat von PNPA Absortion/min
    xca1 1,6 10–4
    xca2 3,2 10–5
    xca3 6,1 10–5
  • Tabelle 1 zeigt die Freisetzung von Acetat aus PNPA durch Zellextrakte von BL21, die verschiedene Varianten der Acetylxylanesterase XCA expremierten.
  • Beispiel 6: Aktivität der Acetylxylanesterase xca3 auf das Substrat Xanthan
  • In den Ansätzen für eine Untersuchung der Enzymaktivitäten an den Polysachariden Xanthan wurden soweit wie möglich die gleichen Bedingungen wie beim „künstlichen" Substrat PNPA eingehalten. Für eine Endkonzentration von 2% Xanthan im Ansatz wurde eine entsprechend dem Enzymanteil (13,3%) höher konzentrierte Xanthanlösung hergestellt. Dazu wurde der Aktivitätspuffer (100 mM TrisHCl-Puffer, pH 7) auf einer Magnetrührplatte gerührt und das abgewogene Xanthan nach und nach zugegeben, um die Ausbildung von nicht lösbaren Xanthan-Niederschlägen zu verhindern. Anschließend ließ man die Masse weiterrühren bis sie homogen vorlag. Eine abgewogene Masse an Substratlösung (aufgrund ihrer hohen Zähigkeit nicht pipettierbar) wurde mit einem entsprechenden Enzymvolumen oder für eine Negativkontrolle mit H2O dd vermischt und bei 30°C inkubiert.
  • Die quantitative Bestimmung des enzymatisch abgespaltenen Acetats erfolgte mittels Ionenchromatografie über die Anionenaustauschersäule IonPac® AS9-HC (4 × 250 mm, DIONEX). Das Prinzip dieser Analysemethode beruht darauf, dass verschiedene Anionen entsprechend ihrer Ladungsdichte unterschiedlich stark an die Säule binden und daher früher oder später vom Laufmittel (Na2CO3, 9 mM) von der Säule gewaschen werden, was einen vorübergehenden Anstieg der Leitfähigkeit verursacht. Ein derartiger Leitfähigkeitspeak wird von einem Leitfähigkeitsdetektor registriert, die Peakfläche wird über Integration bestimmt.
  • Nach der jeweiligen Inkubationszeit wurden die Proben vorbereitet indem Xanthan mit Isopropanol ausgefällt wurden. Dazu wurde ein Teil der Probe entnommen, 1:3 mit Isopropanol LiChrosolv (für Flüssigchromatographie) versetzt und anschließend bei 13000 rpm für 10 Minuten zentrifugiert. Der Acetat enthaltende Überstand wurde von den ausgefallenen Polysacchariden abgetrennt und, um ein Verstopfen der Säule durch eventuell noch enthaltene Reste auszuschließen, über Nacht bei Raumtemperatur in Eppendorf-Safe Lock Tubes stehen gelassen und am nächsten Tag noch einmal für 30 min zentrifugiert.
  • Zur Erstellung einer Eichkurve wurden zunächst verschieden konzentrierte Natriumacetatstandards vermessen, woraus auch die Lage des Acetatpeaks ermittelt wurde. Probenauftrag und Waschen erfolgte jeweils mit einem Fluss von 1 ml/min, wobei zwischen der Injektion der verschiedenen Proben je 25 min gewaschen wurde.
  • Xanthan wurden mit einem Zellaufschluss von xca3 expremierenden BL21 und BL21 ohne rekombinantes Enzym deacetyliert.
  • Acetatmessungen nach verschieden langen Inkubationszeiten kamen zu den in Tabelle 2 dargestellten Ergebnissen. Nach 24 Stunden konnten durch das Enzym ca. 60 mg/l Acetat freigesetzt werden. Es wurde eindeutig nachgewiesen, dass Acetat enzymatisch abgespalten wird.
    t (h) BL21 und XCA3 Hintergrund BL21
    0 0 0
    2 21 0
    8 42 –11
    24 56 –10
  • Tabelle 2 zeigt die Freisetzung von Acetat aus Xanthan [ppm].
  • Nachdem gezeigt werden konnte, dass das rekombinant exprimierte Enzym an Xanthan aktiv ist, wurden alle drei Proteine plasmidal in X. campestris expremiert.
  • Beispiel 7: Klonierung von xca1 zur Expression in X. campestris
  • Zur Expression der Acetylxylanesterase xca1 wurde das kodierende Gen aus dem pASK-Vektor in den Vektor PJN105 (SEQ ID NO: 11) umkloniert: pASKxca1 wurde zunächst mit HindIII linearisiert, mit T4-Polynukleotidkinase behandelt und anschließend wurde mit XbaI die kodierende Sequenz aus dem Vektor geschnitten, die in den mit XbaI und AleI restringierten pJN ligiert wurde. Somit wurde das Plasmid pJNxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 16 erhalten. Erfolgreiche Klonierung wurde mittels Restriktionsanalyse bestätigt.
  • Beispiel 8: Klonierung von xca2 zur Expression in X. campestris
  • Zur Expression der Acetylxylanesterase xca2 wurde das kodierende Gen aus dem pASK-Vektor in den Vektor pJN105 umkloniert: pASKxca2 wurde zunächst mit HindIII linearisiert, mit T4-Polynukleotidkinase behandelt und anschließend wurde mit XbaI die kodierende Sequenz aus dem Vektor geschnitten, die in den mit XbaI und AleI restringierten pJN ligiert wurde. Somit wurde das Plasmid pJNxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 17 erhalten.
  • Erfolgreiche Klonierung wurde mittels Restriktionsanalyse bestätigt.
  • Beispiel 9: Klonierung von xca3 zur Expression in X. campestris
  • Zur Expression der Acetylxylanesterase xca3 wurde das kodierende Gen aus dem pASK-Vektor in den Vektor pJN105 umkloniert: pASKxca3 wurde zunächst mit HindIII linearisiert, mit T4-Polynukleotidkinase behandelt und anschließend wurde mit XbaI die kodierende Sequenz aus dem Vektor geschnitten, die in den mit XbaI und AleI restringierten pJN ligiert wurde. Somit wurde das Plasmid pJNxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 18 erhalten. Erfolgreiche Klonierung wurde mittels Restriktionsanalyse bestätigt.
  • Beispiel 10: Expression der Acetylxylanesterase xca1, xca2 und xca3 in X. campestris
  • Proteinexpression wurde in X. campestris LMG8031* durchgeführt; hierzu wurden die Plasmid pJNxca1, pJNxca2 und pJNxca3 in LMG8031* elektroporiert. Frische, logarithmisch wachsende 5 ml-Kulturen wurden mit 250 μl L-Arabinose (0.2 g/ml) induziert und weitere 12 Sunden inkubiert.
  • Expression der Enzyme wurde durch SDS-Gel-Elektrophorese und/oder Westernblot in Zelllysaten bestätigt.
  • Beispiel 11: Xanthan-Produktion in xca1, xca2 und xca3 expremierenden X. campestris
  • 280 ml Medium wurden mit frischen Übernachtkulturen von pJNxca1, pJNxca2 oder pJNxca3 beimpft und nach 6 Stunden Inokulation mit je 7.5 ml L-Arabinose (0.2 g/ml) induziert. Es wurde für weitere vier Tage inkubiert.
  • 150 ml des Kolbeninhalts wurden mit 75 ml NaCl (3%) versehen, und anschließend wurde das Xanthan mit 450 ml Isopropanol unter Rühren gefällt. Das Xanthan wurde über Gaze (74 μm) abgetrennt und im Vakuumtrockenschrank bei 60°C über Nacht getrocknet.
  • Beispiel 12: Acetatanalytik der Xanthan-Produktion in xca1, xca2 und xca3 expremierenden X. campestris
  • Zur Analytik des Acetylierungsgehaltes der erhaltenen Xanthane wurden alle Proben mit einer Kugelmühle vermahlen (15 sec, 30/min) und eine 2 prozentige Xanthanlösung (0.200 g/10 ml) hergestellt. 3,5 g der Xanthanlösung wurden mit 700 μl 1 M KOH versetzt und für 6 h bei 45°C unter Schutzgas inkubiert. Anschließend wurden 30 μl einer 1 M H3PO4 Lösung und 1,2 ml Isopropanol (LiChrosolv für Chromatographie) pro 0,5 g Xanthan-Lösung hinzugegeben und anschließend bei 13000 rpm für 10 Minuten zentrifugiert. Der Acetat enthaltende Überstand wurde von den ausgefallenen Polysacchariden abgetrennt und, um ein Verstopfen der Säule durch eventuell noch enthaltene Reste auszuschließen, über Nacht bei Raumtemperatur in Eppendorf-Safe Lock Tubes stehen gelassen und am nächsten Tag noch einmal für 30 min zentrifugiert. Nach der Fällung wurden die Probe wie in Beispiel 6 beschrieben vermessen und somit der Acetylierungsgehalt wie in Tabelle 3 gezeigt bestimmt.
    mg Acetat pro g Xanthan Anteil an Acetylgruppen pro Pentasaccharid
    xca1 42,7 0,65
    xca2 35,4 0,54
    xca3 46,1 0,71
    Wildtyp 54,4 0,84
  • Tabelle 3 zeigt den Acetatgehalt des in xca1, xca2 und xca3 expremierenden X. campestris produzierten Xanthans im Vergleich zum Wildtyp.
  • Es zeigte sich, dass alle Varianten Xanthan mit einen reduzierten Anteil an Acetat bildeten und zwar so, dass die Lokalisation der Esterase in der Zelle die Stärke der Deacetylierung beeinflusst: Das im Cytoplasma befindliche Enzym (xca3) führt dabei zur geringsten Reduktion des Acetatgehalts, wahrscheinlich, weil es in Konkurrenz mit der Acetyltransferase tritt, d. h. nach Abspaltung von Acetylgruppen kann es zur erneuten Acetylierung kommen. Bei dem in der Membran verankerten Enzym (xca1) kann es zwar zur selben Konkurrenzreaktion kommen, durch die Kolokalisation von Enzym und Substrat an der Membran tritt hier aber eine erhöhte Reduktion des Acetatgehaltes auf. Das Enzym im Periplasma (xca2) ist keiner Konkurrenzreaktion ausgesetzt, daher verleiht es auch den niedrigsten Acetatgehalt. Dass dieser nicht noch niedriger ist, könnte daran liegen, dass das Signalpeptid für den Export in das Periplasma von E. coli und nicht von X. campestris stammt und daher der Export des Proteins nicht optimal ist.
  • Beispiel 13: Generierung eines xca4 expremierenden X. campestris Stammes ohne Fremd-DNA
  • Im Weiteren wurde ein Stamm konstruiert, bei dem xca3 über eine Xanthomonas eigene Signalsequenz ins Periplasma dirigiert wird und die Expression unter der Kontrolle der Regulation der Xanthanproduktion steht. Dazu wurde das Gen der Acetylxylanesterase von X. campestris mit der Sequenz des Signalpeptids von DsbA von X. campestris fusioniert. Die Aminosäuresequenz des so erhaltene Enzyms ist in SEQ ID NO: 9, die korrespondierende kodierende DNA in SEQ ID NO: 10 wiedergegeben. Dieses Enzym wurde anschließend in das gum Operon in Xanthomonas eingebaut. Um den Einfluss auf die Translation der downstream des Einbaus befindlichen Gene nicht zu beeinflussen, wurde ein Teil des gum-Operons dupliziert und das Gen der Acetylxylanesterase um Teile des Gens von gum E verlängert (Aminosäuresequenz AGAPR). Dadurch wurde ein neues gum Operon gewonnen, dessen Sequenz durch Sequenzierung verifiziert wurde.
  • Im Detail wurden PCRs an genomischer DNA von LMG8031* mit Primer dac1n GTTGCCCAAGCTTTTCATACGCATGACG und dac2n TCGGCAGCAGCGCCATCAGCGTCAGGGCGAAGCGGGTCTTCATCGCGGCGCTCCTGCGGGC bzw. dac5n CCGGATGCAGGAGCGCCGCGGTGAATACG und dac6n GCAAAGAGCGTCTAGAAGATGGCCC durchgeführt. Eine weitere PCR mit pASKxca3 als Matrize mit Primerpaar dac3n CTGATGGCGCTGCTGCCGATCCTGGTCGCATGCAAGGCCCAGGCGCCGGTGTTCTTGCCGC und dac4n GCGCTCCTGCATCCGGGCGCCGCGCGACC.
  • Die drei aufgereinigten PCR-Produkte wurden einer dritten PCR mit Primerpaar dacin1 und dacin6 unterworfen.
  • Das resultierende ~ 2600 bp große Fragment wurde über XbaI und HindIII in den Vektor pK18mobSacB SEQ ID NO: 12 einkloniert. Erfolgreiche Klonierung des resultierenden Plasmides „pK18mobSacBxca4” mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 19 wurde mittels Restriktionsanalyse bestätigt.
  • E. coli S17-1 wurde mit pK18mobSacBxca4 per Elektoroporation transformiert, der erhaltene Stamm wurde mit X. campestris LMG8031* gekreuzt. Varianten von Xanthomonas, die den Vektor ins Chromosom integriert hatten wurden durch Selektion auf Kanamycin und Streptomycin erhalten. Die Integration des Vektors ins Genom per PCR mit dem Primerpaar glup CACCACGAAGACTAGCTGTTTCCTGTGTGAAATTG und LZ982 AGCTCTGCAGCTGGCACGACAGGTT, die beide im Vektor pK18mobSacB binden, überprüft.
  • Da der Vektor pK18mobSacB eine Saccharosesensitivität bewirkt, können Varianten, die den Vektor ins Genom integriert haben, auf Saccharose nicht wachsen. Somit wurden Varianten, bei denen der Einbau von pK18mobSacBxca4 ins Chromosom nachgewiesen werden konnte auf Saccharose inkubiert. Varianten, bei denen die Vektorsequenz pK18mobSacB spontan über Rekombination entfernt war, wurden somit selektiert und von diesen diejenigen, bei denen xca4 verblieben war mit PCR mit dem Primerpaar XC_gumD3 AACGGTTTCCGCGGTGAGAC und xcaK GATGGCTGTGGCTGTGATTG) identifiziert. Der erhaltene Stamm „XCA4", wurde per PCR und Sequenzierung auf korrekte Integration von xca4 und das Fehlen von Punktmutationen überprüft.
  • Beispiel 14: Produktion von niedrig acetyliertem Xanthan in dem Stamm XCA4
  • Analog zu Beispiel 11 und 12 wurde der so erhaltene Stamm fermentiert, das gebildete Xanthan analysiert und mit dem von Wildtyp verglichen.
  • Der Acetatgehalt des Xanthans konnte auf 0,5%, d. h. 5 mg pro g Xanthan reduziert werden.
    mg Acetat pro g Xanthan Anteil an Acetylgruppen pro Pentasaccharid
    xca4 5,0 0,075
    Wildtyp 47,6 0,73
  • Somit konnte ein Stamm generiert werden, dessen Gehalt an Acetylgruppen noch einmal im Vergleich zu xca1 bis 3 expremierenden Stämmen deutlich reduziert ist. Dieser Stamm enthält zudem keine Fremd-DNA.
  • Es folgt ein Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25. Dieses kann von der amtlichen Veröffentlichungsplattform des DPMA heruntergeladen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines acylierten Polymers in einem modifiziertem Mikroorganismus, der auf natürlicher Weise oder durch rekombinante Modifizierung befähigt ist, acylgruppenhaltiges Polymer zu bilden, wobei hergestelltes Polymer mit einem niedrigeren Grad an Acylierung versehen ist, verglichen zu dem Polymer, welches von demselben, nicht modifizierten Mikroorganismus gebildet wird, umfassend: a) Modifizieren des Mikroorganismus durch Überexpression einer Acylase b) Anzucht des acylaseüberexpremierenden Mikroorganismus unter Bedingungen, unter denen er acyliertes Polymer bildet.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das acylierte Polymer ein Polysaccharid ist.
  3. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das acylierte Polymer ein wasserlösliches Polymer bestehend aus einer linearen Kette von 1–4 verknüpften β-D-Glucoseeinheiten, deren jede zweiten Glucoseeinheit am C3-Atom mit einem Trisaccharid aus β-D-Mannose 1–4 verknüpft mit β-D-Glucuronsäure 1–2 verknüpft mit α-D-Mannose verknüpft ist, ist.
  4. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus ein Bakterium der Gattung Xanthomonas ist.
  5. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Xanthomonas campestris ist.
  6. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die überexpremierte Acylase eine Acetylesterase ist.
  7. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die überexpremierte Acylase eine Acetylxylanesterase ist.
  8. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die überexpremierte Acylase eine Acetylxylanesterase von Xanthomonas campestris ist.
  9. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die überexpremierte Acylase eine Aminosäuresequenz aufweist, die mindestens 90% zu SEQ ID NO: 7 identisch ist.
  10. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Expressionsrate der überexpremierte Acylase mit der Produktionsrate an Polymer korreliert.
  11. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Xanthomonas campestris Stamm XCA4 ist, der sich dadurch auszeichnet, dass die DNA-Sequenz SEQ ID NO: 10 in den Genlocus zwischen gumE und gumF integriert wurde.
  12. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad an Acylierung des Polymers über die intrazelluläre Lokalisation der Acylase beeinflusst wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die intrazelluläre Lokalisation der Acylase über eine Aminosäuresequenzveränderung innerhalb der ersten 60 N-terminalen Aminosäuren der Acylase beeinflusst wird.
  14. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der modifizierte Mikroorganismus keinerlei Fremd-DNA enthält.
  15. Das acylierte Polymer hergestellt durch ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Plasmide pASKxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 13, pASKxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 14, pASKxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 15, pJNxca1 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 16, pJNxca2 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 17, pJNxca3 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 18 und pK18mobSacBxca4 mit Nukleotidsequenz SEQ ID NO: 19.
  17. Mikroorganismus, der mindestens eines der Plasmide gemäß Anspruch 16 in sich trägt.
  18. Mikroorganismus Xanthomonas campestris Stamm XCA4, der sich dadurch auszeichnet, dass die DNA-Sequenz SEQ ID NO: 10 in den Genlocus zwischen gumE und gumF integriert wurde.
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