DE19529116A1 - DNA encoding Hevea brasiliensis (S)-hydroxy:nitrilase - Google Patents

DNA encoding Hevea brasiliensis (S)-hydroxy:nitrilase

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Abstract

Purified, isolated (S)-hydroxynitrilase (A) is new. Also new are: (1) a DNA sequence (I) encoding (A) (817 bp sequence given in the specification) or a sequence with at least 80% identity with it in the coding region; (2) vectors contg. (I); (3) host cells contg. (I) or the vector; (4) a recombinant protein expressed from (I) in the cells (sequence of 257 amino acids given in the specification).

Description

Die Durchführung chemischer Reaktionen unter Zuhilfenahme biologischer Katalysatoren erlangt zunehmend Bedeutung, vor allem in solchen Anwendungsbereichen, in denen die bei Enzymen häufig ausgeprägte Eigenschaft, bei Reaktionen mit chiralen oder prochiralen Komponenten bevorzugt eines der beiden Enantiomeren umzusetzen, genutzt werden kann.The implementation of chemical reactions with the help of biological Catalysts are becoming increasingly important, especially in such Areas of application in which the often pronounced in enzymes Property, in reactions with chiral or prochiral components preferably implement one of the two enantiomers, can be used.

Eines der verwendeten Enzyme ist die (S)-Hydroxynitrillyase (Hnl) aus Hevea brasiliensis, welche neben der Bildung aromatischer auch die Bildung aliphatischer (S)-Cyanhydrine aus den entsprechenden Aldehyden beziehungsweise Ketonen mit HCN oder HCN-Donoren katalysiert (EP-A- 0 632 130). Dies ist insoferne von Bedeutung, als mit anderen (S)- Hydroxynitrillyasen, wie beispielsweise jener aus Sorghum bicolor keine aliphatischen (S)-Cyanhydrine hergestellt werden können (Tetrahedron Letters, 31 : 1249-1252, 1990).One of the enzymes used is the (S) -hydroxynitrile lyase (Hnl) from Hevea brasiliensis, which besides the formation of aromatic also the formation aliphatic (S) -cyanohydrins from the corresponding aldehydes or ketones catalyzed with HCN or HCN donors (EP-A- 0 632 130). This is important in that with others (S) - Hydroxynitrile lyases such as those from Sorghum bicolor none aliphatic (S) -cyanohydrins can be prepared (tetrahedron letters, 31: 1249-1252, 1990).

Die bisher bekannte Hnl wird aus den Blättern der Hevea brasiliensis gemäß Selmar (Physiologia plantarum 75 : 97-101, 1989) hergestellt und weist eine molekulare Masse von 46 kDa auf (J.E. Poulton in: Cyanide Compounds in Biology [Ciba Foundation Symposium 140], pp 67-91, 1988). Allerdings ist das so isolierte Enzym nicht rein genug, um spezifische Anti-Hnl Antikörper zu gewinnen oder Aminosäuresequenzen des Hnl Proteins zu ermitteln. Alle Versuche, reines HNL-Enzym mittels anderer üblicher chromatographischer Reinigungsschritte zu isolieren, schlugen fehl. Es konnte bei allen Versuchen, das Enzym mittels Ionenaustausch-Chromatographie durch Natriumchlorid- Gradienten-Elution in reiner Form zu gewinnen keine Hnl-Aktivität im Säuleneluat gefunden werden. Dies gelang erst, nachdem anstelle des sonst üblichen Natriumchlorid-Gradienten Ammoniumsulfat zur Elution verwendet wurde.The previously known Hnl is made from the leaves of the Hevea brasiliensis Selmar (Physiologia plantarum 75: 97-101, 1989) and has one molecular mass of 46 kDa on (J.E. Poulton in: Cyanide Compounds in Biology [Ciba Foundation Symposium 140], pp 67-91, 1988). However, it is thus, the enzyme was not isolated pure enough to produce specific anti-Hnl antibodies gain or determine amino acid sequences of the Hnl protein. All Attempts to use pure HNL enzyme using other common chromatographic Isolating cleaning steps failed. In all attempts, the enzyme by means of ion exchange chromatography using sodium chloride Gradient elution in pure form to gain no Hnl activity in the column eluate being found. This only succeeded after instead of the usual Sodium chloride gradient ammonium sulfate was used for elution.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine (S)-Hydroxynitrillyase in gereinigter und isolierter Form.The invention accordingly relates to a (S) -hydroxynitrile lyase in purified form and isolated form.

Die so isolierte und gereinigte Hnl besitzt eine molekulare Masse von 30 ± 1 kDa, eine spezifische Aktivität von 19 IU/mg Protein und beinhaltet folgende Aminosäure-Teilsequenzen:The Hnl isolated and purified in this way has a molecular mass of 30 ± 1 kDa, a specific activity of 19 IU / mg protein and includes the following Amino acid partial sequences:

Teilsequenz 1: . . .-leu-met-glu-val-phe-pro-. . .Partial sequence 1:. . .-leu-met-glu-val-phe-pro-. . .

Teilsequenz 2: . . .-gly-ser-leu-phe-gln-asn-. . .Partial sequence 2:. . . -gly-ser-leu-phe-gln-asn-. . .

Teilsequenz 3: . . .-glu-ile-ala-glu-ile-leu-gln-glu-val-ala.Partial sequence 3:. . .-glu-ile-ala-glu-ile-leu-gln-glu-val-ala.

Dadurch war es in weiterer Folge möglich, nach reverser Transkription von mRNA aus Hevea brasiliensis eine cDNA Kopie des hnl-Gens zu klonieren, die folgende Nukleotidsequenz aufweist, wobei die davon für das Hnl Protein abgeleitete Aminosäuresequenz darunter angegeben ist und die aus dem Hnl Protein ermittelten Teilsequenzen durch unterstreichen gekennzeichnet sind.This made it possible afterwards to reverse transcribe mRNA from Hevea brasiliensis to clone a cDNA copy of the hnl gene has the following nucleotide sequence, of which for the Hnl protein deduced amino acid sequence is given below and that from Hnl Protein-identified partial sequences are marked by underline.

Die cDNA enthält den gesamten kodierenden Bereich des hnl-Gens mit einem offenen Leserahmen für ein Polypeptid von 257 Aminosäuren. Die molekulare Masse wurde aus der von der ermittelten DNA-Sequenz abgeleiteten Aminosäuresequenz des kodierenden Proteins mit 29.227 Da errechnet.The cDNA contains the entire coding region of the hnl gene with one open reading frame for a polypeptide of 257 amino acids. The molecular one Mass was derived from the DNA sequence determined Amino acid sequence of the coding protein calculated to be 29,227 Da.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist demnach eine DNA-Sequenz, die für (S)-Hydroxynitrillyase kodiert oder mit dieser Sequenz im für Hydroxynitrillyase kodierenden Bereich zu über 85% identisch ist. Sie wurde durch reverse Transkription aus mRNA gewonnen. Die cDNA stellt die Basis für die Gewinnung von Enzympräparationen durch heterologe Expression in verschiedenen Wirtsorganismen dar.Another object of the invention is accordingly a DNA sequence which for (S) -hydroxynitrile lyase encoded or with this sequence in the for hydroxynitrile lyase coding area is over 85% identical. It was made by reverse Transcription obtained from mRNA. The cDNA forms the basis for the extraction of enzyme preparations by heterologous expression in different Host organisms.

Die vorliegende Erfindung betrifft demnach weiters rekombinante Proteine, herstellbar durch heterologe Expression des hnl-Gens (cDNA) aus Hevea brasiliensis in geeigneten Mikroorganismen, vorzugsweise in eukaryotischen Mikroorganismen.The present invention further relates to recombinant proteins, can be produced by heterologous expression of the hnl gene (cDNA) from Hevea brasiliensis in suitable microorganisms, preferably in eukaryotic Microorganisms.

Es hat sich insbesondere gezeigt, daß sich rekombinantes Hnl Protein, das durch heterologe Expression des Hevea brasiliensis hnl-Gens (cDNA) in eukaryotischen Mikroorganismen, wie etwa in Saccharomyces cerevisiae oder Pichia pastoris hergestellt wurde, deutlich vom natürlichen, aus der Pflanze Hevea brasiliensis isolierten Hnl Protein unterscheidet. Das wesentliche Charakteristikum ist, daß die spezifische Aktivität von solchem rekombinanten Hnl Protein deutlich höher ist als die spezifische Aktivität des gereinigten natürlichen Proteins aus Hevea brasiliensis. Die Unterschiede manifestieren sich auch im elektrophoretischen Verhalten der Proteine. Sowohl bei der isoelektrischen Fokussierung als auch bei Trennung in nativen Polyacrylamid Gelen werden die Proteinbanden von gereinigten rekombinanten und natürlichen Hnl Proteinen bei unterschiedlichen Positionen aufgefunden. Es wird angenommen, daß dieses unterschiedliche Verhalten auf in der Pflanze und in den Mikroorganismen nicht ident ablaufende post-translationale Modifikationsprozesse zurückzuführen ist und daß die höhere spezifische Aktivität des rekombinanten Hnl Proteins auf in eukaryotischen Mikroorganismen anders modifizierte Proteinmoleküle zurückzuführen ist.In particular, it has been shown that recombinant Hnl protein which is produced by heterologous expression of the Hevea brasiliensis hnl gene (cDNA) in eukaryotic Microorganisms, such as in Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastoris was produced, clearly from the natural, from the plant Hevea brasiliensis isolated Hnl protein differs. The main characteristic is that the specific activity of such recombinant Hnl protein is significantly higher is as the specific activity of the purified natural protein from Hevea brasiliensis. The differences are also manifested in the electrophoretic Behavior of proteins. Both in isoelectric focusing and in Separation in native polyacrylamide gels are the protein bands of purified recombinant and natural Hnl proteins in different Positions found. It is believed that this is different Behavior on plants that do not run identically in the plant and in the microorganisms post-translational modification processes is due and that the higher specific activity of the recombinant Hnl protein on in eukaryotic Microorganisms differently modified protein molecules is due.

Beispiel 1example 1 Gewinnung von reinem Hnl Protein aus Hevea brasiliensisObtaining pure Hnl protein from Hevea brasiliensis

Portionsweise wurden je 8 g Blätter von Hevea brasiliensis (gelagert bei -20°C in 80 ml 20 mM Kaliumphosphat-Puffer pH 6.5 mit einem Omnimixer (10 000 U/min, 1.5 min) unter Eiskühlung homogenisiert. Der erhaltene Extrakt wurde 1 Stunde bei 4°C gehalten und danach zum Abtrennen der groben Zellbestandteile durch Damen-Nylon-Strümpfe filtriert. Das Retentat wurde nochmals mit 20 mM Kaliumphosphat-Puffer pH 6.5 gewaschen. Kleine Partikeln wurden durch Zentrifugation (40 min, 18 000 Upm) entfernt. Dieser so erhaltene Proteinrohextrakt wurde in folgender Sequenz chromatographisch gereinigt.Portions of 8 g leaves of Hevea brasiliensis (stored at -20 ° C. in 80 ml 20 mM potassium phosphate buffer pH 6.5 with an omnimixer (10,000 U / min, 1.5 min) homogenized with ice cooling. The extract obtained was 1 Hold at 4 ° C for an hour and then to separate the coarse ones Cell components filtered through women's nylon stockings. The retentate was washed again with 20 mM potassium phosphate buffer pH 6.5. Small particles were removed by centrifugation (40 min, 18,000 rpm). This so preserved The crude protein extract was purified by chromatography in the following sequence.

IonenaustauschchromatographieIon exchange chromatography

Eine QAE-Sepharose F.F. Säule (XK 16, 21 cm, Pharmacia, Uppsala, Schweden) wurde mit Startpuffer I (10 mM Histidin-Schwefelsäure pH 6.5, 10% Sorbit) äquilibriert. Nach der Probenauftragung wurde die Säule mit mindestens 50 ml Start-Puffer gewaschen. Zur Elution wurde ein linearer Gradient von 0 bis 0.6 M (NH₄)₂SO₄ in Startpuffer I verwendet. Fraktionen (10 ml) wurden gesammelt und auf Hnl Aktivität getestet, und Fraktionen mit Hnl Aktivität gepoolt.A QAE Sepharose F.F. Column (XK 16, 21 cm, Pharmacia, Uppsala, Sweden) was started with buffer I (10 mM histidine-sulfuric acid pH 6.5, 10% sorbitol) equilibrated. After sample application, the column was filled with at least 50 ml Start buffer washed. A linear gradient from 0 to 0.6 M was used for elution (NH₄) ₂SO₄ used in start buffer I. Fractions (10 ml) were collected and tested for Hnl activity, and fractions with Hnl activity pooled.

Hydrophobe-Interaktions-ChromatographieHydrophobic interaction chromatography

Eine Säule (XK 26, 11 cm), gepackt mit Phenyl-Sepharose low subsitution, (Pharmacia) wurde mit Startpuffer H (0.65 M (NH₄)₂SO₄ in 0.1 M Kaliumphosphat-Puffer pH 6.0) äquilibriert. Die vereinigten Hnl Fraktionen der Ionenaustauschchromatographie wurden auf 25% (NH₄)₂SO₄ Sättigung eingestellt und aufgetragen. Dann wurde die Säule mit 200 ml Start-Puffer gewaschen und anschließend mit einem fallenden linearen (NH₄)₂SO₄ Gradienten (in 0.1 M Kaliumphosphat, pH 6.0) eluiert. 10 ml Fraktionen wurden gesammelt, auf Hnl Aktivität getestet, und Fraktionen mit Hnl Aktivität gepoolt.One column (XK 26, 11 cm) packed with phenyl-Sepharose low subsitution, (Pharmacia) was started with buffer H (0.65 M (NH₄) ₂SO₄ in 0.1 M Potassium phosphate buffer pH 6.0) equilibrated. The united Hnl fractions of the Ion exchange chromatography were at 25% (NH₄) ₂SO₄ saturation set and applied. Then the column was filled with 200 ml of start buffer washed and then with a falling linear (NH₄) ₂SO₄ Gradients (in 0.1 M potassium phosphate, pH 6.0) eluted. 10 ml fractions were collected, tested for Hnl activity, and pooled fractions with Hnl activity.

AusschlußchromatographieExclusion chromatography

Eine Biogel PISO Säule (26 × 34 cm, Biorad, Hercules, California) wurde mit 100 mM Kaliumphosphat-Puffer pH 6.5 äquilibriert. Das Volumen der Enzymlösung wurde vor dem Auftragen durch Ultrafiltration (Ausschlußgrenze 10 000 Da, Amicon Inc., Beverly, MA) reduziert. Die Elution erfolgte mit 100 mM Kaliumphosphat-Puffer pH 6.5 bei Raumtemperatur, Fraktionen (6 ml) wurden gesammelt. Das so gereinigte Hnl Protein zeigte in der SDS- Polyacrylamid Gelelektrophorese nur mehr eine einzige Bande bei einem Molekulargewicht von 30 ± 1 kDa und hatte eine spezifische Aktivität von 19 IU/mg. A Biogel PISO column (26 × 34 cm, Biorad, Hercules, California) was used 100 mM potassium phosphate buffer pH 6.5 equilibrated. The volume of the Enzyme solution was removed by ultrafiltration (exclusion limit 10,000 Da, Amicon Inc., Beverly, MA). The elution took place at 100 mM potassium phosphate buffer pH 6.5 at room temperature, fractions (6 ml) were collected. The Hnl protein purified in this way showed in the SDS Polyacrylamide gel electrophoresis only a single band in one Molecular weight of 30 ± 1 kDa and had a specific activity of 19 IU / mg.  

Test auf Hnl AktivitätTest for Hnl activity

Die Hnl-Enzymaktivität wurde über die Bildung von Benzaldehyd aus racemischem Mandelsäurenitril bei 25°C und pH 5.0 verfolgt. 50 µl Enzymlösung wurden mit 900 µl 50 mM Natriumcitrat-Puffer pH 5.0 gemischt und der Aktivitätstest durch Zugabe von 100 µl Substratlösung (37.5 mM Mandelsäurenitril in 10 mM Natriumcitrat-Puffer pH 3.5, täglich frisch hergestellt) gestartet. Es wurde die Zunahme der Absorption bei 280 nm (Messung gegen Substratlösung ohne Enzym) 5 min lang verfolgt. 1 IU entspricht der Enzymmenge, die die Umsetzung von 1 µmol Benzaldehyd pro Minute aus Mandelsäurenitril unter den gegebenen Bedingungen katalysiert.The Hnl enzyme activity was characterized by the formation of benzaldehyde racemic mandelonitrile at 25 ° C and pH 5.0 tracked. 50 µl Enzyme solution was mixed with 900 ul 50 mM sodium citrate buffer pH 5.0 and the activity test by adding 100 µl substrate solution (37.5 mM Mandelonitrile in 10 mM sodium citrate buffer pH 3.5, freshly prepared daily) started. The increase in absorption at 280 nm (measurement against Substrate solution without enzyme) followed for 5 min. 1 IU corresponds to the Amount of enzyme, which is the conversion of 1 µmol of benzaldehyde per minute Mandelonitrile catalyzed under the given conditions.

Beispiel 2Example 2 Herstellen einer Expressions-cDNA Genbank von Hevea brasiliensisPrepare an expression cDNA library from Hevea brasiliensis

mRNA wurde aus jungen Blättern eines 10 Jahre alten Baumes der Gattung Hevea brasiliensis aus dem botanischen Garten der Universität Graz nach Standardmethoden präpariert (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, New York, 1990). Die Herstellung der cDNA Genbank erfolgte unter Verwendung und nach den Instruktionen der Unterlagen des "Zap-cDNA Synthesis Kit" sowie des "Gigapack II Gold Packaging Extract" (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA).mRNA was made from young leaves of a 10 year old tree of the genus Hevea brasiliensis from the botanical garden of the University of Graz Standard methods prepared (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, New York, 1990). The cDNA library was produced using and according to Instructions of the documents of the "Zap-cDNA Synthesis Kit" and the "Gigapack II Gold Packaging Extract" (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA).

Beispiel 3Example 3 Isolierung eines rekombinanten Plasmides, dessen exprimiertes Protein mit Antiserum gegen Hevea brasiliensis Hydroxynitrillyase immunologisch wechselwirktIsolation of a recombinant plasmid, the expressed protein of which interacts immunologically with antiserum against Hevea brasiliensis hydroxynitrile lyase

Ca. 100 000 Phagen der cDNA Genbank wurden in einem Immunscreening nach Standardmethoden unter Verwendung eines polyklonalen Anti-Hnl-Antiserums (Kaninchen) untersucht. Die Visualisierung des spezifisch gebundenen Antikörpers erfolgte mit einem auf alkalischer Phosphatase und dem chromogenen Substrat NBT (Nitroblue Tetrazolium)/X-Phosphat(5-Bromo-4- chloro-3-indolylphosphat; 4-Toluidin Salz) basierenden Detektionssystem (Boehringer Mannheim Biochemica, Mannheim, BRD). Von einem erhaltenen positiven Klon wurde das Insert aus der Phagen-DNA nach dem Protokoll "In vivo Excision of pBluescript from Uni-Zap XR" (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA) in das entsprechende rekombinante Plasmid umgesetzt (pHNL-100). Die Größe des cDNA Inserts betrug 1100 bp. pHNL-100 wurde in E. coli SOLR (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA) transformiert. Durch Induktion mit 1 mM IPTG konnte ein mit dem Anti-Hnl Antiserum immunreaktives LacZ-Hnl Fusionsprotein mit einem Molekulargewicht von etwa 30-32 kDa nachgewiesen, sowie in cytosolischen Proteinfraktionen Hydroxynitrillyase Aktivität von 0,035 IU/mg Protein detektiert werden. Sämtliche molekularbiologischen Arbeitstechniken wurden aus Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley-Intersience, New York, 1990) entnommen.Approx. 100,000 phages from the cDNA gene bank were detected in an immune screening Standard methods using a polyclonal anti-Hnl antiserum (Rabbit) examined. The visualization of the specifically bound Antibody was made with an alkaline phosphatase and the chromogenic substrate NBT (Nitroblue Tetrazolium) / X-phosphate (5-Bromo-4- chloro-3-indolyl phosphate; 4-toluidine salt) based detection system (Boehringer Mannheim Biochemica, Mannheim, Germany). From a preserved one the insert from the phage DNA was positive clone according to the protocol "In vivo Excision of pBluescript from Uni-Zap XR "(Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA) into the corresponding recombinant plasmid  (pHNL-100). The size of the cDNA insert was 1100 bp. pHNL-100 was in E. coli SOLR (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA, USA). By induction with 1 mM IPTG one with the anti-Hnl antiserum immunoreactive LacZ-Hnl fusion protein with a molecular weight of approximately 30-32 kDa detected, as well as in cytosolic protein fractions Hydroxynitrile lyase activity of 0.035 IU / mg protein can be detected. All molecular biological working techniques were derived from Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley-Intersience, New York, 1990).

Beispiel 4Example 4 Sequenzierung des cDNA Fragmentes aus Hevea brasiliensis und Klonierung der Vollängen cDNA mit PCR-MethodenSequencing of the cDNA fragment from Hevea brasiliensis and cloning of the Full length cDNA using PCR methods

Die DNA-Sequenzierung wurde nach der Kettenterminations Methode von Sanger et al. (Sanger et al., PNAS, 74 : 5463-5467, 1977) unter Verwendung des "DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing Kit" (Applied Biosystems Inc., Foster City, CA, USA) und eines automatischen "DNA Sequencer 373A" (Applied Biosystems) durchgeführt. Aus ersten Sequenzdaten konnte ersehen werden, daß im Plasmid pHNL-100 ein unvollständiges cDNA Insert enthalten ist. Der fehlende Teil im 5′-Bereich wurde wie nachfolgend beschrieben ergänzt:DNA sequencing was carried out according to the chain termination method of Sanger et al. (Sanger et al., PNAS, 74: 5463-5467, 1977) using the "DyeDeoxy Terminator Cycle Sequencing Kit" (Applied Biosystems Inc., Foster City, CA, USA) and an automatic "DNA Sequencer 373A" (Applied Biosystems). From first sequence data could be seen will contain an incomplete cDNA insert in the plasmid pHNL-100 is. The missing part in the 5′-area was added as described below:

Von der H. brasiliensis cDNA Genbank wurde Phagen-DNA isoliert und als Matrize für eine zweistufige PCR mit zwei genspezifischen Primern (Primer 1: CCTCCAAGAACGTCAACAAG; Primer 2: CATCAAATGAGCCAATCTCC) und einem Vektor-spezifischen Primer (T3: AATTAACCCTCACTAAAGGG) eingesetzt. PCR Zyklus 1: nur Primer 1 und 40 mg cDNA-Genbank (H. brasiliensis) DNA; PCR Zyklus 2: Primer 2 und T3 und 1/10 Volumen aus PCR Zyklus 1 als DNA Matrize. Die erhaltene DNA aus PCR Zyklus 2 wurde mit EcoRI und StyI geschnitten und das resultierende Fragment in den entsprechenden Bereich des Plasmids pHNL-100 (EcoRl und StyI geschnitten) einkloniert. Das Insert im resultierenden Konstrukt mit der Bezeichnung pHNL-101 wurde komplett sequenziert.Phage DNA was isolated from the H. brasiliensis cDNA gene bank and used as Template for a two-stage PCR with two gene-specific primers (primer 1: CCTCCAAGAACGTCAACAAG; Primer 2: CATCAAATGAGCCAATCTCC) and a vector-specific primer (T3: AATTAACCCTCACTAAAGGG) used. PCR cycle 1: only primer 1 and 40 mg cDNA library (H. brasiliensis) DNA; PCR cycle 2: Primer 2 and T3 and 1/10 volume from PCR Cycle 1 as a DNA template. The DNA obtained from PCR cycle 2 was analyzed with EcoRI and StyI cut and the resulting fragment in the corresponding Area of the plasmid pHNL-100 (EcoRI and StyI cut) cloned. The Insert in the resulting construct called pHNL-101 completely sequenced.

Eine Analyse der DNA-Sequenz ergab einen offenen Leserahmen beginnend mit ATG bei Position 1 und endend mit einem TGA Stoppkodon bei Position 772, der für ein Protein von 29.227 Da kodiert. Die Größe dieses Proteins korreliert mit dem ermittelten Molekulargewicht der aus Blättern von H. brasiliensis isolierten Hydroxynitril Lyase (Hnl). Die für dieses Protein kodierende DNA- Sequenz wurde als hnl Gen (cDNA) von H. brasiliensis festgelegt. Analysis of the DNA sequence revealed an open reading frame starting with ATG at position 1 and ending with a TGA stop codon at position 772, which codes for a protein of 29,227 Da. The size of this protein correlates with the determined molecular weight of that from leaves of H. brasiliensis isolated hydroxynitrile lyase (Hnl). The DNA coding for this protein Sequence was determined as the hnl gene (cDNA) from H. brasiliensis.  

Beispiel 5Example 5 Herstellung von Hydroxynitrillyase Präparationen durch Überexpression des H. brasiliensis hnl Gens (cDNA) in Escherichia coliProduction of hydroxynitrile lyase preparations by overexpression of the H. brasiliensis hnl gene (cDNA) in Escherichia coli

Aus Gründen der Kloniertechnik wurden neue Restriktionsschnittstellen, Ncol im Bereich des Startkodons (Position 1) und HindIII nach dem Stopkodon (Position 783), unter Verwendung von Standard PCR Techniken eingeführt (Ersatz der entsprechenden Regionen durch die PCR Fragmente). Als Matrize diente in beiden Fällen DNA des Plasmides pHNL-101.For reasons of cloning technology, new restriction sites, Ncol im Area of the start codon (position 1) and HindIII after the stop codon (position 783), introduced using standard PCR techniques (replacement of the corresponding regions by the PCR fragments). In both cases DNA of the plasmid pHNL-101.

3′ Bereich: PCR mit Primer P51-HX (CCGCTCGAGAAGCTTCAAAGAAGTCAATTATAG) und Primer P51-3.2 (CACGCTTCTGAGGGAAAAT), Schneiden der DNA aus der PCR mit XhoI und Ce/II und einklonieren des Fragments in das Plasmid pHNL-101 (XhoI und Ce/II geschnitten). Das entstandene Plasmid wurde pHNL-102 benannt.3 ′ area: PCR with primer P51-HX (CCGCTCGAGAAGCTTCAAAGAAGTCAATTATAG) and primer P51-3.2 (CACGCTTCTGAGGGAAAAT), cutting the DNA from the PCR with XhoI and Ce / II and cloning the fragment into the plasmid pHNL-101 (XhoI and Ce / II cut). The resulting plasmid was named pHNL-102.

5′ Bereich: PCR mit Primer P51-EN (GGAATTCCATGGCATTCGCTCATTTT) und Primer P51-3.1A (CCTCCAAGAACGTCAACAAG), Schneiden der DNA aus der PCR mit EcoRI und StyI und einklonieren des Fragments in das Plasmid pHNL-102 (EcoRI und StyI geschnitten). Das entstandene Plasmid mit der Bezeichnung pHNL-103 wurde durch Sequenzierung überprüft.5 ′ area: PCR with primer P51-EN (GGAATTCCATGGCATTCGCTCATTTT) and Primer P51-3.1A (CCTCCAAGAACGTCAACAAG), cutting the DNA from the PCR with EcoRI and StyI and cloning the fragment into the plasmid pHNL-102 (EcoRI and StyI cut). The resulting plasmid called pHNL-103 was checked by sequencing.

Das Ncol-HindIII Fragment aus pHNL-103 wurde im letzten Schritt in den E. coli Expressionsvektor pSE420 (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA) kloniert. Das erhaltene Plasmid pHNL-200 wurde durch Sequenzierung überprüft und in den E. coli Stamm Top10′ (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA) transformiert.The Ncol-HindIII fragment from pHNL-103 was in the last step in the E. coli Expression vector pSE420 (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA) was cloned. The resulting plasmid pHNL-200 was checked by sequencing and in the E. coli strain Top10 ′ (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA) transformed.

Eine entsprechende Transformante wurde in 100 ml 2xYT Medium (10 g/l NaCl, 10 g/l Hefe Extrakt, 16 g/l Bactotryptone), supplementiert mit 100 mg/l Ampicillin-Na Salz, in einem Schikanen-Schüttelkolben bei 37°C und 160 Upm bis zu einer optischen Dichte von OD₆₀₀ = 0.5 gezüchtet. Die Proteinproduktion wurde durch Zugabe von 1 mM IPTG (Isopropyl-β-D- thiogalaktopyranosid) induziert und die Kultur nach Zusatz von 1% Glukose für 3 h unter den gleichen Bedingungen weitergeführt. Die Zellen wurden anschließend durch Zentrifugation geerntet und in 4 ml Aufschlußpuffer (50 mM Kaliumphosphat pH 7.4, 1 mM EDTA [Ethylendiamintetraacetat], 1 mM PMSF [Phenylmethylsulfonylfluorid], 5% Glycerin) aufgenommen. Der Aufschluß der Zellen erfolgte unter Eiskühlung mit einem Ultraschalldesintegrator (Labsonic 2000, Fa. Braun) mit 45 Watt über 3 min. Die Aufschlußlösung wurde durch Zentrifugation für 15 min bei 27 000 g und 4°C in einem Sorvall SS-34 Rotor und einer Sorvall RC-5 Zentrifuge (DuPont Company, Wilmington, Delaware, USA) in lösliche und unlösliche Bestandteile aufgetrennt. Die lösliche Fraktion enthielt Protein mit Hydroxynitrillyase Aktivität (0.15 U/mg Protein). Eine Analyse der Proteine in den löslichen und unlöslichen Fraktionen durch SDS Polyacrylamid Gelelektrophorese und Western Blotting ergab, daß nur etwa 1% des gesamten produzierten heterologen immunreaktiven Hnl Proteins in der aktiven löslichen Fraktion vorlag, während 99% des immunreaktiven Hnl Proteins in der unlöslichen Fraktion in Form von nicht aktiven "Einschlußkörpern" zu finden waren.A corresponding transformant was dissolved in 100 ml 2xYT medium (10 g / l NaCl, 10 g / l yeast extract, 16 g / l bactotryptone), supplemented with 100 mg / l Ampicillin-Na salt, in a baffle shake flask at 37 ° C and 160 rpm grown to an optical density of OD₆₀₀ = 0.5. The Protein production was increased by adding 1 mM IPTG (isopropyl-β-D- thiogalactopyranoside) and induced the culture after adding 1% glucose for 3 h continued under the same conditions. The cells were then harvested by centrifugation and in 4 ml digestion buffer (50 mM Potassium phosphate pH 7.4, 1 mM EDTA [ethylenediaminetetraacetate], 1 mM PMSF [Phenylmethylsulfonyl fluoride], 5% glycerol) added. The digestion of the Cells were made under ice cooling with an ultrasonic disintegrator (Labsonic 2000, Braun) with 45 watts over 3 min. The digestion solution was by Centrifugation for 15 min at 27,000 g and 4 ° C in a Sorvall SS-34 rotor and a Sorvall RC-5 centrifuge (DuPont Company, Wilmington, Delaware, USA) separated into soluble and insoluble components. The soluble fraction contained protein with hydroxynitrile lyase activity (0.15 U / mg protein). A Analysis of the proteins in the soluble and insoluble fractions by SDS  Polyacrylamide gel electrophoresis and Western blotting revealed that only about 1% of the entire heterologous immunoreactive Hnl protein produced in the active soluble fraction was present, while 99% of the immunoreactive Hnl Protein in the insoluble fraction in the form of inactive "Inclusion bodies" were to be found.

Proteine der unlöslichen Fraktion wurden durch Zugabe von 20 ml Denaturierungspuffer (3.5 M Harnstoff, 0.1 M Tris; pH 8.0) solubilisiert und die unlöslichen Bestandteile durch Zentrifugation (15 min bei 27 000 g bei 4°C) entfernt. Die erhaltene Proteinlösung wurde in mehreren Stufen zuerst gegen Puffer 1 (50 mM Kaliumphosphat pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 M Harnstoff) und 5 mal gegen Puffer 2 (50 mM Kaliumphosphat pH 7.4, 1 mM EDTA) bei 4 °C dialysiert. Die so erhaltene solubilisierte und renaturierte Proteinpräparation zeigte eine spezifische Hnl Aktivität von 0.8 bis 1.4 IU/mg Protein.Proteins of the insoluble fraction were removed by adding 20 ml Denaturation buffer (3.5 M urea, 0.1 M Tris; pH 8.0) solubilized and the insoluble components by centrifugation (15 min at 27,000 g at 4 ° C) away. The protein solution obtained was first countered in several stages Buffer 1 (50 mM potassium phosphate pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 M urea) and 5 times against buffer 2 (50 mM potassium phosphate pH 7.4, 1 mM EDTA) at 4 ° C dialyzed. The resulting solubilized and renatured protein preparation showed a specific Hnl activity of 0.8 to 1.4 IU / mg protein.

Beispiel 6Example 6 Herstellung von Hydroxynitrillyase Präparationen durch Überexpression des H. brasiliensis hnl Gens (cDNA) in Saccharomyces cerevisiaePreparation of hydroxynitrile lyase preparations by overexpression of H. brasiliensis hnl gene (cDNA) in Saccharomyces cerevisiae

Aus kloniertechnischen Gründen wurden im Bereich der HindIII Restriktionsschnittstelle des Plasmides pHNL-103 zwei neue Schnittstellen (EcoRI, BamHI) durch Ligation des mit HindIII linearisierten Plasmides mit dem Adaptor B/E (AGCTTGAATTCGGATCC; AGCTGGATCCGAATTCA) eingeführt. Das entstandene Konstrukt mit der Bezeichnung pHNL-104 wurde durch Sequenzierung überprüft.For cloning reasons, HindIII Restriction site of the plasmid pHNL-103 two new sites (EcoRI, BamHI) by ligation of the plasmid linearized with HindIII with the Adapter B / E (AGCTTGAATTCGGATCC; AGCTGGATCCGAATTCA) introduced. The resulting construct, designated pHNL-104, was created by Sequencing checked.

Das hnl Gen (cDNA) wurde als BamHI Fragment aus dem Plasmid pHNL-104 entnommen und in den mit Bg/II linearisierten Hefe-Expressionsvektor pMA91 (Kingsman et al., Methods in Enzymology, 185 : 329-341, 1990) kloniert. Das resultierende Plasmid mit der Bezeichnung pHNL-300 wurde durch Sequenzierung überprüft und weiter in den S. cerevisiae Laborstamm W303 D (Hill et al., Yeast, 2 : 163-167, 1986) transformiert. Transformanten wurden auf Minimalmedium ohne Leucin (6.7 g/l Yeast Nitrogen Base wlo Amino Acids [Fa. Difco, USA], 20 g/l Glukose, 20 ml/l Aminosäurekonzentrat ohne Leucin [Adenin 1.0 g/l, Methionin 1.0 g/l, Arginin 1.0 g/l, Threonin 15.0 g/l, Histidin 140 g/l, Tryptophan 1.0 g/l, Uracil 2.0 g/l, Lysin 11.5 g/l]) gezüchtet. Für die Proteinproduktion wurden die Zellen in einem Schikanenerlenmeyerkolben in 100 ml leucinfreiem Minimalmedium bei 30°C und 150 Upm bis zu einer optischen Dichte von OD₆₀₀ = 5.0 gezüchtet und durch Zentrifugation geerntet. Die Zellen wurden in 5 ml Aufschlußpuffer (wie bei Beispiel 5) aufgeschlämmt und nach der "Glaskugelmethode" (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley-Intersience, New York, 1990) in einem Merckenschlager (Fa. Braun, Melsungen, BRD) aufgeschlossen. In der löslichen cytosolischen Fraktion konnte eine Hydroxynitrillyaseaktivität von 4.62 IU/mg Protein nachgewiesen werden. Als Kontrolle dienten Hefe-Transformanten mit dem leeren Plasmid pMA91, wo keine cytosolische Hydroxynitrillyaseaktivität nachgewiesen werden konnte. Die so hergestellten wäßrigen Proteinpräparationen wurden bei -20°C gelagert. Eine weitere Möglichkeit für eine dauerhafte Lagerung der Proteinpräparation bestand darin, das Präparat nach Entfernung sämtlicher niedermolekularer Substanzen (Dialyse bei 4°C gegen destilliertes Wasser) bzw. Aufschluß der Hefezellen nach Suspension in Wasser gefrierzutrocknen (Benchtop 3L, VIRTIS Co., Inc., Gardiner, NY, USA). Die Aktivität einer in Aufschlußpuffer (wie in Beispiel 5) resolubilisierten Enzymprobe blieb dabei nahezu zu 100% erhalten.The hnl gene (cDNA) was a BamHI fragment from the plasmid pHNL-104 removed and into the Bg / II linearized yeast expression vector pMA91 (Kingsman et al., Methods in Enzymology, 185: 329-341, 1990). The resulting plasmid called pHNL-300 was by Sequencing checked and further in the S. cerevisiae laboratory strain W303 D (Hill et al., Yeast, 2: 163-167, 1986). Transformants were on Minimal medium without leucine (6.7 g / l Yeast Nitrogen Base wlo Amino Acids [Fa. Difco, USA], 20 g / l glucose, 20 ml / l amino acid concentrate without leucine [Adenine 1.0 g / l, methionine 1.0 g / l, arginine 1.0 g / l, threonine 15.0 g / l, histidine 140 g / l, tryptophan 1.0 g / l, uracil 2.0 g / l, lysine 11.5 g / l]). For the The cells were protein produced in a baffle conical flask in 100 ml leucine-free minimal medium at 30 ° C and 150 rpm up to an optical Density of OD₆₀₀ = 5.0 grown and harvested by centrifugation. The Cells were slurried in 5 ml digestion buffer (as in Example 5) and according to the "glass ball method" (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley-Intersience, New York, 1990)  open-minded in a Merckenschlager (Braun, Melsungen, Germany). In the soluble cytosolic fraction could have a hydroxynitrile lyase activity of 4.62 IU / mg protein can be detected. Yeast transformants served as controls with the empty plasmid pMA91, where no cytosolic Hydroxynitrile lyase activity could be demonstrated. The so produced aqueous protein preparations were stored at -20 ° C. Another The possibility of permanent storage of the protein preparation was the preparation after removal of all low molecular weight substances (dialysis at 4 ° C against distilled water) or digestion of the yeast cells Freeze-dry suspension in water (Benchtop 3L, VIRTIS Co., Inc., Gardiner, NY, USA). The activity of an in digestion buffer (as in Example 5) Resolubilized enzyme sample remained almost 100%.

Es war auch weiters leicht möglich, ausgehend von den wäßrigen Proteinpräparationen hochgereinigtes rekombinantes Hnl Protein herzustellen. Nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben, konnte auf einfache Weise eine Enzympräparation, die bei SDS-Polyacrylamid Gelelektrophorese praktisch nur mehr eine Bande bei 30 ± 1 kDa zeigt, gewonnen werden. Solche Präparationen von rekombianter, durch Überexpression in S. cere visiae gewonnener Hnl zeigten spezifische Aktivität von 22 bis 28 IU/mg Protein.It was also easily possible, starting from the watery ones To prepare protein preparations of highly purified recombinant Hnl protein. Following the same procedure as described in Example 1, it was easy to Way, an enzyme preparation used in SDS-polyacrylamide gel electrophoresis practically only shows a band at 30 ± 1 kDa. Such Preparations of recombined, by overexpression in S. cere visiae Hnl obtained showed specific activity of 22 to 28 IU / mg protein.

Beispiel 7Example 7 Herstellung von Hydroxynitrillyase Präparationen durch Überexpression des H. brasiliensis hnl Gens (cDNA) in Pichia pastorisProduction of hydroxynitrile lyase preparations by overexpression of the H. brasiliensis hnl gene (cDNA) in Pichia pastoris

Das hnl Gen (cDNA) wurde als EcoRI Fragment aus dem Plasmid pHNL-104 in den mit EcoRI linearisierten P. pastoris Expressionsvektor pHIL-D2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA) kloniert. Das Konstrukt mit der Bezeichnung pHNL-400 wurde durch Sequenzierung überprüft.The hnl gene (cDNA) was generated as an EcoRI fragment from the plasmid pHNL-104 in the P. pastoris expression vector pHIL-D2 (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA). The construct with the label pHNL-400 was checked by sequencing.

Die Transformation des Wirtstammes GS115 (His4-), Selektion der Histidin Prototrophen und gleichzeitig Methanol-Verwertungs Auxotrophen erfolgte nach den Unterlagen des "Pichia Expression Kit" Systems (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA). Unter 20 positiven Transformanten konnten zwei identifiziert werden, welche die Hydroxynitrillyase in hoher Konzentration intrazellulär produzierten. Die Anzucht der Zellen für die Proteinproduktion erfolgte ebenfalls nach den Protokollen des "Pichia Expression Kit". Die durch Zentrifugation geernteten Zellen wurden in Aufschlußpuffer (wie Beispiel 5) zu einer optischen Dichte von OD₆₀₀ = 50.0 suspendiert und nach der "Glaskugelmethode" (wie bei Beispiel 6) aufgeschlossen. In der löslichen cytosolischen Fraktion konnte Hydroxynitrillyase Aktivität von 16 U/mg Protein detektiert werden. Die so hergestellten Proteinpräparationen konnten in gleicher Weise wie bei Beispiel 6 beschrieben ohne nennenswerte Aktivitätsverluste gelagert werden.The transformation of the host strain GS115 (His4-), selection of the histidine Prototrophs and at the same time methanol recovery auxotrophs followed the documentation of the "Pichia Expression Kit" system (Invitrogen Corp., San Diego, CA, USA). Two out of 20 positive transformants which identify the hydroxynitrile lyase in high concentration produced intracellularly. Culturing cells for protein production was also carried out according to the protocols of the "Pichia Expression Kit". By Centrifugation harvested cells were in digestion buffer (as example 5) an optical density of OD₆₀₀ = 50.0 suspended and after the "Glass ball method" (as in Example 6) unlocked. In the soluble cytosolic fraction could hydroxynitrile lyase activity of 16 U / mg protein can be detected. The protein preparations produced in this way were able to do the same  Way as described in Example 6 without significant loss of activity be stored.

Nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben, kann auf einfache Weise eine hochgereinigte Enzympräparation gewonnen werden, die bei SDS- Polyacrylamid Gelelektrophorese praktisch nur mehr eine Bande bei 30 ± 1 kDa zeigte. Solche Präparationen von rekombianter, durch Überexpression in P. pastoris gewonnener Hnl zeigten spezifische Aktivität im Bereich von 41 bis 46 IU/mg Protein.Following the same procedure as described in Example 1, you can easily Way a highly purified enzyme preparation can be obtained, which in SDS Polyacrylamide gel electrophoresis practically only one band at 30 ± 1 kDa showed. Such recombinant preparations, by overexpression in Hnl obtained from P. pastoris showed specific activity in the range from 41 to 46 IU / mg protein.

Beispiel 8Example 8 Vergleich der rekombinanten Hnl-ProdukteComparison of recombinant Hnl products

Gereinigte Hnl-Proteinpräparationen wurden durch isoelektrische Fokussierung mit Gelen 3-9 (Phast System, Pharmacia, Uppsala, Schweden) oder durch native Polyacrylamid Gelelektrophorese (7.5% Polyacrylamid, Tris-Glycin Puffer pH 8.8) analysiert. Es konnte dabei festgestellt werden, daß unterschiedliche Banden bei den verschiedenen Präparationen zu finden waren.Purified Hnl protein preparations were by isoelectric focusing with gels 3-9 (Phast System, Pharmacia, Uppsala, Sweden) or by native Polyacrylamide gel electrophoresis (7.5% polyacrylamide, Tris-Glycine buffer pH 8.8) analyzed. It was found that different There were bands in the various preparations.

Bei isoelektrischer Fokussierung zeigte Hnl aus H. brasiliensis eine Bande bei einem isoelektrischen Punkt von 4.1. Bei den rekombinanten Proteinen aus S. cerevisiae und P. pastoris konnten zwei bis drei knapp beisammenliegende Banden gefunden werden, die etwas weiter in Richtung zu basischen Bereichen entsprechenden Positionen lokalisiert waren. Bei rekombinanter Hnl aus P. pastoris war ein überwiegender Anteil bei diesen verschobenen Positionen zu finden.With isoelectric focusing, Hnl from H. brasiliensis showed a band an isoelectric point of 4.1. With the recombinant proteins S. cerevisiae and P. pastoris were able to find two or three close together Gangs are found that are slightly further towards basic areas corresponding positions were localized. With recombinant Hnl from P. pastoris was predominant in these shifted positions Find.

Bei nativer Polyacrylamid Gelelektrophorese zeigten die rekombinanten Proteine aus S. cerevisiae und P. pastoris eher ähnliches Verhalten. Es konnten jeweils zwei starke eng beisammenliegende Banden, flankiert von zwei schwachen Banden als spezifisch für Hnl Protein durch Western-Blotting (mit polyklonalem anti-Hnl Antiserum) identifiziert werden. Bei Analyse des Proteins aus H. brasiliensis konnte im Gegensatz dazu eine etwas diffuse Bande identifiziert werden, die etwas weiter gelaufen war. The recombinant proteins were shown on native polyacrylamide gel electrophoresis from S. cerevisiae and P. pastoris rather similar behavior. Each could two strong, closely spaced bands flanked by two weak ones Bands as specific for Hnl protein by Western blotting (with polyclonal anti-Hnl antiserum). When analyzing the protein In contrast, H. brasiliensis identified a somewhat diffuse band who had run a little further.  

Beispiel 9Example 9 Identifikation von essentiellen, an der Katalyse beteiligten Aminosäuren der HydroxynitrillyaseIdentification of essential amino acids of hydroxynitrile lyase involved in catalysis

Recherchen in Proteindatenbanken (Swissprot, PIR, Genpept) unter Verwendung des Suchmoduls BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol. 21 Sf 403-410, 1990) sowie die Erstellung von "multiplen Alignments" und deren statistische Analyse unter Verwendung von Programmodulen des GCG-Software Paketes (Program Manual for the Wisconsin Package, Version 8, September 1994, Genetics Computer Group, 575 Science Drive,. Madison, Wisconsin, USA 53711) führten zu folgender Interpretation: Hydroxynitrillyase aus Hevea brasiliensis dürfte einer großen Gruppe strukturell verwandter Proteine des "α/β Hydrolase fold" Typs (Ollis et al., Protein Engineering, Vol. 5, 197-211, 1992) angehören. Neben einer charakteristischen Tertiärfaltung besitzen diese Proteine eine sogenannte katalytische Triade mit Asp od. Ser od. Cys als nukleophilen Teil der Triade sowie Asp/Glu und His. Um zu beweisen, daß diese aus Computervorhersagen ermittelten Aminosäuren auch an der katalytischen Aktivität der Hydroxynitrillyase beteiligt sind (Glu79, Ser80, Cys81, Asp207 und His235), wurden mutante Proteine der Hydroxynitrillyase mit jeweils der Aminosäure Alanin an den Positionen 79, 80, 207, 235 sowie Serin an Position 81 hergestellt. Die Mutationen wurden auf Ebene des Plasmides pHNL-104 (siehe Beispiel 6) unter Anwendung von Standard-PCR Methoden eingeführt. Für die Veränderung der Aminosäure-Positionen 79, 80, und 81 wurde jeweils ein mutanter, antisense Endprimer, der auch die für die Subklonierung notwendige, genspezifische Restriktionsschnittstelle MunI überlappt, und ein vektorspezifischer Primer (T3) verwendet (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1 & 2, Greene Publishing Associates and Wiley- Interscience, New York, 1990). Für die Veränderung der Aminosäure-Positionen 207 und 235 kam ein spezielles PCR-Verfahren zur Anwendung. Dabei wurden ein phosphorylierter mutanter Primer in sense Richtung, ein genspezifischer Primer, der auch die für die Subklonierung notwendige Restriktionsschnittstelle Ce/II überlappt und ein weiterer vektorspezifischer Primer (T7) verwendet (Michael S.F., Bio Techniques 16, 410-412, 1994). Die Aufreinigung der PCR Produkte und Subklonierung erfolgte nach Standardmethoden. Die resultierenden mutanten hnl Gene (cDNA) in den Plasmiden pHNL-105-pHNL-109 wurden in das Expressionplasmid pMA91 kloniert (pHNL-302-pHNL-306) und die mutanten Proteine in Saccharomyces cerevisiae, wie unter Beispiel 6 beschrieben, produziert. In der löslichen cytosolischen Fraktion wurde die Hydroxynitrillyase Aktivität bestimmt mit dem Ergebnis, daß jede der 5 durchgeführten Mutationen zur vollständigen Inaktivierung der Enzymakivität führte. Eine Beteiligung dieser Aminosäuren an der direkten enzymatischen Katalyse kann daraus abgeleitet werden. Der globale Erhalt der Proteinstruktur bei den mutanten Proteinen im Vergleich zum nichtmutierten Protein durch nahezu gleiches Laufverhalten bei isoelektrisches Fokussierung oder nativer Polyacrylamid Gelelektrophorese verifiziert (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1 & 2, Greene Publishing Associates and Wiley- Interscience, New York, 1990).Research in protein databases (Swissprot, PIR, Genpept) using of the search module BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol. 21 Sf 403-410, 1990) as well as the creation of "multiple alignments" and their statistical analysis using program modules from the GCG software package (Program Manual for the Wisconsin Package, version 8, September 1994, Genetics Computer Group, 575 Science Drive ,. Madison, Wisconsin, USA 53711) led to the following interpretation: hydroxynitrile lyase from Hevea brasiliensis is likely to be a large group of structurally related proteins of "α / β hydrolase fold "type (Ollis et al., Protein Engineering, Vol. 5, 197-211, 1992). In addition to a characteristic tertiary fold, these proteins have one So - called catalytic triad with Asp or Ser or Cys as the nucleophilic part of the Triad as well as Asp / Glu and His. To prove that this is from Computer predictions also found amino acids on the catalytic Hydroxynitrile lyase activity is involved (Glu79, Ser80, Cys81, Asp207 and His235), mutant proteins of hydroxynitrile lyase were each with the Amino acid alanine at positions 79, 80, 207, 235 and serine at position 81 manufactured. The mutations were at the level of the plasmid pHNL-104 (see example 6) introduced using standard PCR methods. For the change in amino acid positions 79, 80, and 81 became one mutant, antisense end primer that also contains the subcloning gene-specific restriction interface MunI overlaps, and a vector-specific primer (T3) used (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1 & 2, Greene Publishing Associates and Wiley- Interscience, New York, 1990). For changing the amino acid positions 207 and 235 a special PCR method was used. In doing so a phosphorylated mutant primer in the sense direction, a gene-specific Primer, which is also the restriction site necessary for subcloning Ce / II overlaps and another vector-specific primer (T7) is used (Michael S.F., Bio Techniques 16, 410-412, 1994). Purification of the PCR Products and subcloning were carried out using standard methods. The resulting mutant hnl genes (cDNA) in the plasmids pHNL-105-pHNL-109 were cloned into the expression plasmid pMA91 (pHNL-302-pHNL-306) and the mutant proteins in Saccharomyces cerevisiae as in Example 6 described, produced. In the soluble cytosolic fraction the Hydroxynitrile lyase activity determined with the result that each of the 5 mutations to completely inactivate enzyme activity led. A participation of these amino acids in the direct enzymatic  Catalysis can be derived from this. The global preservation of the protein structure in the mutant proteins compared to the non-mutated protein almost the same running behavior with isoelectric focusing or native Polyacrylamide gel electrophoresis verified (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1 & 2, Greene Publishing Associates and Wiley- Interscience, New York, 1990).

Claims (11)

1. (S)-Hydroxynitrillyase in gereinigter und isolierter Form.1. (S) -hydroxynitrile lyase in purified and isolated form. 2. (S)-Hydroxynitrillyase gemäß Anspruch 1, welche die von der folgenden DNA-Sequenz abgeleitete Aminosäuresequenz aufweist oder mit dieser zumindestens 80% identisch ist: 2. (S) -hydroxynitrile lyase according to claim 1, which has the amino acid sequence derived from the following DNA sequence or is at least 80% identical to it: 3. DNA-Sequenz gemäß Anspruch 2, die für (S)-Hydroxynitrillyase kodiert oder mit dieser Sequenz im für Hydroxynitrillyase kodierenden Bereich zu über 85% identisch ist.3. DNA sequence according to claim 2, which codes for (S) -hydroxynitrile lyase or with this sequence in the region coding for hydroxynitrile lyase is over 85% identical. 4. DNA-Sequenz gemäß Anspruch 3, welche die für (S)-Hydroxynitrillyase- Aktivität notwendigen Sequenzen umfaßt.4. DNA sequence according to claim 3, which for (S) -hydroxynitrile lyase- Activity includes necessary sequences. 5. Vektor, der eine DNA-Sequenz gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4 enthält.5. Vector, which is a DNA sequence according to one of claims 3 or 4 contains. 6. Wirtszellen enthaltend eine DNA-Sequenz gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, die mittels eines Vektors eingebracht wurde.6. host cells containing a DNA sequence according to one of claims 3 or 4, which was introduced by means of a vector. 7. Wirtszellen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zellen von Mikroorganismen sind.7. Host cells according to claim 6, characterized in that they are cells of microorganisms. 8. Wirtszellen gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Saccharomyces cerevisiae oder Pichia pastoris entstammen.8. Host cells according to claim 6 or 7, characterized in that they Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastoris come from. 9. Rekombinantes Protein, herstellbar durch heterologe Expression einer DNA- Sequenz gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4 in einer Wirtszelle gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8.9. Recombinant protein which can be produced by heterologous expression of a DNA Sequence according to one of claims 3 or 4 in a host cell according to one of claims 6 to 8. 10. Verfahren zur Herstellung eines Proteins mit (S)-Hydroxynitrillyase- Aktivität, dadurch gekennzeichnet, daß Wirtszellen nach einem der Ansprüche 6 bis 8 kultiviert werden und das gebildete Protein isoliert wird.10. Method for producing a protein with (S) -hydroxynitrile lyase- Activity, characterized in that host cells according to one of the Claims 6 to 8 are cultivated and the protein formed is isolated. 11. Verwendung eines rekombinanten Proteins gemäß Anspruch 9 zur Herstellung von (S)-Cyanhydrinen.11. Use of a recombinant protein according to claim 9 for Production of (S) -cyanohydrins.
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