DE19932811A1 - Recombinant haploid or diploid Yarrowia lipolytica for functional heterologous expression of cytochrome P450 systems - Google Patents
Recombinant haploid or diploid Yarrowia lipolytica for functional heterologous expression of cytochrome P450 systemsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft rekombinante haploide oder diploide Yarrowia (Y.) lipolytica Zellen zur funktionellen heterologen Expression von Cytochrom P450 (P450) Systemen, Plasmide zur Transformation der Zellen, ein Verfahren zur Herstellung der Zellen sowie die Verwendung dieser zur Stoffumwandlung.The invention relates to recombinant haploid or diploid Yarrowia (Y.) lipolytica Cells for functional heterologous expression of cytochrome P450 (P450) Systems, plasmids for the transformation of cells, a process for the production of Cells and the use of these for metabolism.
Monooxygenasen vom Cytochrom P450 Typ sind in Organismen der gesamten phylogenetischen Skala verbreitet. Sie katalysieren NAD(P)H- und O2-abhängige Reaktionen in einer Vielzahl von anabolen und katabolen Stoffwechselwegen. Cytochrom P450 Enzyme katalysieren die Oxidation zahlreicher physiologischer Substrate wie Steroide, Fettsäuren, Eicosanoide u. a. Lipidmetabolite. Viele P450 Formen metabolisieren Xenobiotica wie Arzneimittel, Alkohol, Procarcinogene, Antioxidantien, organische Lösungsmittel und Anästhetika. Gegenwärtig sind die Primärsequenzen von mehr als 600 verschiedenen P450 Formen bekannt. Sie werden aufgrund charakteristischer Sequenzmerkmale zu einer Super-Genfamilie (CYP) zusammengefaßt (Übersichten bei Nelson et al. 1993 DNA Cell Biol 12: 1-38; Nelson et al. 1996 Pharmacogenetics 6: 1-42).Monooxygenases of the cytochrome P450 type are common in organisms on the entire phylogenetic scale. They catalyze NAD (P) H and O 2 dependent reactions in a variety of anabolic and catabolic pathways. Cytochrome P450 enzymes catalyze the oxidation of numerous physiological substrates such as steroids, fatty acids, eicosanoids and lipid metabolites. Many forms of P450 metabolize xenobiotics such as drugs, alcohol, procarcinogens, antioxidants, organic solvents and anesthetics. The primary sequences of more than 600 different P450 forms are currently known. They are combined into a super gene family (CYP) based on characteristic sequence features (reviews by Nelson et al. 1993 DNA Cell Biol 12: 1-38; Nelson et al. 1996 Pharmacogenetics 6: 1-42).
P450 Systeme zeichnen sich durch ihre hohe Regio- und Stereoselektivität und durch die Oxidation einer großen Vielfalt von meist hydrophoben Substraten aus. P450 katalysierte Biotransformationsreaktionen sind deshalb von besonderem Interesse für eine biotechnologische Anwendung.P450 systems are characterized by their high regio- and stereoselectivity and by the oxidation of a wide variety of mostly hydrophobic substrates. P450 catalyzed biotransformation reactions are therefore of particular interest to a biotechnological application.
Die heterologe Expression von Cytochrom P450 cDNA's oder Genen in einem geeigneten Wirt ist ein vielversprechender Weg zur Nutzung der Vielfalt der katalytischen Aktivität von P450 Enzymen in Biotransformationssystemen.The heterologous expression of cytochrome P450 cDNA's or genes in one suitable host is a promising way to use the diversity of the Catalytic activity of P450 enzymes in biotransformation systems.
Die heterologe Expression ist oft auch der einzige gangbare Weg zur Charakterisierung individueller P450 Formen, bedingt durch die gleichzeitige Anwesenheit meist mehrerer P450 Isoenzyme mit unterschiedlichen Substratspezifitäten in tierischen und pflanzlichen Geweben und Mikroorganismen.Heterologous expression is often the only viable way to Characterization of individual P450 forms, due to the simultaneous Presence of mostly several P450 isoenzymes with different ones Substrate specificities in animal and vegetable tissues and microorganisms.
Die heterologe Expression von membrangebundenen P450 Formen ist heute sowohl in Bakterien (E. coli), in Hefen (meist Saccharomyces cerevisiae) als auch in Säugerzellkulturen bzw. Insektenzellkulturen möglich (Übersichten bei Yabusaki und Ohkawa 1991, In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Guengerich et al. 1991 Methods Enzymol 206: 130 Gonzalez und Korzekwa 1995 Annu Rev Pharmacol Toxicol 1995; 35: 369-390).The heterologous expression of membrane-bound P450 forms is both in today Bacteria (E. coli), in yeasts (mostly Saccharomyces cerevisiae) as well as in Mammalian cell cultures or insect cell cultures possible (reviews by Yabusaki and Ohkawa 1991, In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Guengerich et al. 1991 Methods Enzymol 206: 130 Gonzalez and Korzekwa 1995 Annu Rev Pharmacol Toxicol 1995; 35: 369-390).
Die Expression in Zellkulturen wird heute gut beherrscht, ist jedoch für eine biotechnologische Nutzung durch meist geringe Expressionsraten und hohen Aufwand für die Kulturführung weniger gut geeignet.Expression in cell cultures is well controlled today, but is for one biotechnological use due to mostly low expression rates and high expenditure less suitable for cultural tours.
Im Gegensatz zu den sehr guten Ergebnissen mit löslichen bakteriellen P450 Formen (P450CAM, P450BM3) erfordert die Expression membranständiger P450 Enzyme in Bakterien (E. coli) einen hohen Aufwand relativ komplizierter gentechnischer Modifikationen am P450 Gen selbst (Barnes HJ, Arlotto MP, Waterman MR 1991 Proc Natl Acad Sci USA 88: 5597-5601). Für die funktionelle Expression in E. coli ist außerdem die zusätzliche Bereitstellung von ebenfalls membranständigen Elektronentransferkomponenten erforderlich.In contrast to the very good results with soluble bacterial P450 forms (P450 CAM , P450 BM3 ), the expression of membrane-bound P450 enzymes in bacteria (E. coli) requires a great deal of effort in relation to relatively complicated genetic modifications to the P450 gene itself (Barnes HJ, Arlotto MP, Waterman MR 1991 Proc Natl Acad Sci USA 88: 5597-5601). For the functional expression in E. coli, the additional provision of electron transfer components that are also membrane-bound is required.
Dagegen sind Hefen aufgrund, ihrer eukaryotischen Zellstruktur gut geeignet, ER- gebundene P450 Formen funktionell aktiv zu exprimieren. Sie bieten darüber hinaus aufgrund ihrer relativ einfachen technologischen Handhabbarkeit sowie genetischen und gentechnischen Manipulierbarkeit günstige Voraussetzungen für die Schaffung von Biotransformationssystemen. Die Hefezellen können dazu als "rekombinante Zellfabriken" zu hohen Zellkonzentrationen (Hochzelldichtefermentation) heranwachsen und zur Biotransformation eingesetzt werden. Für die funktionelle heterologe Expression membrangebundener P450 Formen aus Säugern, Pflanzen und eukaryotischen Mikroorganismen wird bislang hauptsächlich die Hefe Saccharomyces cerevisiae genutzt. Nach ersten erfolgreichen Versuchen zur Expression einer cDNA von P450c der Rattenleber unter Kontrolle des ADH1- Promotors (Oeda et al.1985 DNA 4 : 203-210) wurden eine große Anzahl unterschiedlicher P450 Formen (ER-ständige sowie mitochondriale P450 Isoformen) in S. cerevisiae unter Kontrolle verschiedener starker Promotoren (ADH1, CUP1, PHO5, GAL7, GAL10; GAL-CYC, PGK u. a.) funktionell exprimiert (Übersichten dazu: Yabusaki und Ohkawa 1991 In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Urban et al. 1990 Biochemie 72: 463- 472, Guengerich et al. 1991 Methods Enzymol 206: 130; Schunck et al. 1991 Eur J Cell Biol 55: 336-345; Renaud et al. 1993 Toxicology 22: 39-52; Gonzalez und Korzekwa 1995 Annu Rev Pharmacol Toxicol 1995; 35: 369-390; Dumas et al. 1996 Eur J Biochem 238: 495-504; Pompon et al. 1996 Methods Enzymol 272: 51-64; Pompon et al. 1997 J Hepatol 26S2: 81-85; Duport, et al. 1998 Nat Biotechnol 16: 186-189).In contrast, yeasts are well suited due to their eukaryotic cell structure. expressing bound P450 forms in a functionally active manner. They also offer due to their relatively simple technological handling as well as genetic and genetic engineering manipulation favorable conditions for the creation of biotransformation systems. The yeast cells can do this as "recombinant Cell factories "to high cell concentrations (high cell density fermentation) grow up and be used for biotransformation. For the functional heterologous expression of membrane bound P450 forms from mammals, plants and So far, yeast has mainly been the eukaryotic microorganism Saccharomyces cerevisiae. After the first successful attempts at Expression of a rat liver P450c cDNA under control of ADH1 Promotors (Oeda et al. 1985 DNA 4: 203-210) have been found in large numbers different P450 forms (ER-permanent and mitochondrial P450 isoforms) in S. cerevisiae under the control of various strong promoters (ADH1, CUP1, PHO5, GAL7, GAL10; GAL-CYC, PGK u. a.) functionally expressed (overviews: Yabusaki and Ohkawa 1991 In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Urban et al. 1990 Biochemistry 72: 463- 472, Guengerich et al. 1991 Methods Enzymol 206: 130; Schunck et al. 1991 Eur J Cell Biol 55: 336-345; Renaud et al. 1993 Toxicology 22: 39-52; Gonzalez and Korzekwa 1995 Annu Rev Pharmacol Toxicol 1995; 35: 369-390; Dumas et al. 1996 Eur J Biochem 238: 495-504; Pompon et al. 1996 Methods Enzymol 272: 51-64; Pompon et al. 1997 J Hepatol 26S2: 81-85; Duport, et al. 1998 Nat Biotechnol 16: 186-189).
Die Hefe S. cerevisiae hat den Nachteil, daß die relativ geringen Konzentrationen und Aktivitäten der eigenen mikrosomalen Elektronentransportkomponenten (NADPH-P450 Reduktase, NADH-Cytochrome b5 Reduktase, Cytochrome b5) für die katalytische Aktivität hoher Konzentrationen eines heterologen P450 zum limitierenden Faktor werden können. Es wurde deshalb mit unterschiedlichen Strategien und Erfolg versucht, die Effektivität des mikrosomalen Elektronentransfers auf das P450 zu erhöhen - durch zusätzliche Expression der Gene von verschiedenen NADPH-P450 Reduktasen und in ausgewählten Fällen von Cytochrom b5 bzw. durch Fusion der Reduktase- und P450 Strukturgene (Urban et al. 1990 Biochemie 72: 463-472, Sanglard et al. 1990 Biocatalysis 4: 19-28; Sakaki et al. 1990 DNA Cell Biol 9: 603- 614; Yabusaki und Ohkawa 1991 In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Urban et al. 1993 Biochem Soc Trans 21: 1028; Pompon et al. Patent FR-PS-2679 249; Zimmer et al. 1995 DNA Cell Biol 14: 619-628; Zimmer et al. 1995 Patent DE 195 07 546).The yeast S. cerevisiae has the disadvantage that the relatively low concentrations and activities of its own microsomal electron transport components (NADPH-P450 reductase, NADH-cytochrome b 5 reductase, cytochrome b 5 ) become the limiting factor for the catalytic activity of high concentrations of a heterologous P450 can. Different strategies and successes were therefore used to try to increase the effectiveness of the microsomal electron transfer to the P450 - by additional expression of the genes of different NADPH-P450 reductases and in selected cases of cytochrome b 5 or by fusion of the reductase and P450 structural genes (Urban et al. 1990 Biochemie 72: 463-472, Sanglard et al. 1990 Biocatalysis 4: 19-28; Sakaki et al. 1990 DNA Cell Biol 9: 603-614; Yabusaki and Ohkawa 1991 In: Frontiers in Biotransformation, Ruckpaul K, Rein H, eds, Vol 4, pp 87-126, Akademie Verlag, Berlin; Urban et al. 1993 Biochem Soc Trans 21: 1028; Pompon et al. Patent FR-PS-2679 249; Zimmer et al. 1995 DNA Cell Biol 14: 619-628; Zimmer et al. 1995 Patent DE 195 07 546).
Ein besonderer Nachteil von Saccharomyces Hefen ist die relativ geringe Aufnahmekapazität bzw. Aufnahmerate für lipophile Verbindungen wie Fettsäuren und Alkane (Kohlwein und Paltauf 1984 Biochim Biophys Acta 792: 310-317; Dell'Angelica et al. 1992 Comp Biochem Physiol 102B: 261-265; Dell'Angelica et al. 1996 Biochem Mol biol Int 39: 439-445). Die katalytischen Leistungen von heterolpgen P450 in S. cerevisiae sind demzufolge meist gering, was offensichtlich mit einem unzureichenden Substrat- und Elektronentransport in dieser Hefe in Zusammenhang steht.A particular disadvantage of Saccharomyces yeast is that it is relatively small Absorption capacity or absorption rate for lipophilic compounds such as fatty acids and Alkanes (Kohlwein and Paltauf 1984 Biochim Biophys Acta 792: 310-317; Dell'Angelica et al. 1992 Comp Biochem Physiol 102B: 261-265; Dell'Angelica et al. 1996 Biochem Mol biol Int 39: 439-445). The catalytic performance of heterogeneous P450 in S. cerevisiae are therefore usually low, which is evident with one insufficient substrate and electron transport in this yeast related stands.
Deshalb wurden in jüngster Zeit neben S. cerevisiae auch andere Hefen als Wirte für die heterologe Expression von P450 getestet. Für die Hefe Kluyveromyces lactis wurde über die funktionelle Expression, jedoch mit geringer Aktivität, von P450scc und von Adrenodoxin unter Kontrolle des Lactasepromotors berichtet (Mencke et al. 1990 19 th FEBS-Meeting, Budapest August 1990, Abstracts).Therefore, in addition to S. cerevisiae, other yeasts have recently been tested as hosts for the heterologous expression of P450. For the yeast Kluyveromyces lactis, functional expression, but with low activity, of P450 scc and of adrenodoxin under the control of the lactase promoter has been reported (Mencke et al. 1990 19th th FEBS meeting, Budapest August 1990, abstracts).
In der methanolverwertenden Hefe Pichia pastoris gelang die funktionelle Expression des Cytochrom P450c17 (17α-hydroxylase/C17,20-lyase) aus einem Haifisch (Squalus acanthias) unter Kontrolle des AOX1-Promotors (Trant JM 1996 Arch Biochem Biophys 326: 8-14). Für die Expression wird eine Kultivierung dieser Hefe auf Methanol benötigt. Das heterologe P450 zeigt jedoch eine relativ geringe spezifische Aktivität.Functional expression was successful in the methanol-utilizing yeast Pichia pastoris of cytochrome P450c17 (17α-hydroxylase / C17,20-lyase) from a shark (Squalus acanthias) under the control of the AOX1 promoter (Trant JM 1996 Arch Biochem Biophys 326: 8-14). For expression, this yeast is cultivated on methanol needed. However, the heterologous P450 shows a relatively low specific activity.
Die alkanverwertenden Hefen, wie z. B. Candida maltosa, C. tropicalis oder Y. lipolytica, zeichnen sich durch eine hohe katalytische Aktivität ihrer eigenen P450 Systeme (in vivo Turnoverzahlen von 1-2 µmol/nmol P450 × min für die wirtseigenen alkaninduzierbaren P450) aus. Für die Hefen Y. lipolytica und C. maltosa sind gut entwickelte Wirts-Vektor-Systeme vorhanden (Übersichten in: Barth und Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K /Ed/ Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth und Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219-237; Mauersberger et al. 1996 Chapter 12. Candida maltosa. In: Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 411-580).The alkane-utilizing yeasts, such as. B. Candida maltosa, C. tropicalis or Y. lipolytica, are characterized by a high catalytic activity of their own P450 Systems (in vivo turnover numbers of 1-2 µmol / nmol P450 × min for the host's own alkane-inducible P450). For the yeasts Y. lipolytica and C. maltosa are good developed host-vector systems available (overviews in: Barth and Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K / Ed / Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth and Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219-237; Mauersberger et al. 1996 Chapter 12. Candida maltosa. In: Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 411-580).
Die Candida Hefen sind jedoch insgesamt durch ihre vom universellen genetischen Code abweichende Translation des Codons CUG als Serin anstelle von Leucin insgesamt keine gut geeigneten Wirte für die funktionelle heterologe Expression (Zimmer und Schunck 1995 Yeast 11: 33-41; Sugiyame et al Yeast 11: 43-52; Übersicht in Mauersberger et al. 1996 Chapter 12. Candida maltosa. In: Non conventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 411-580). Das C. maltosa System ist deshalb nur für die Expression homologer P450 unter Kontrolle der homologen Promotoren GAL1-GAL10, PGK1 und ALK gut geeignet, nicht jedoch für die Expression heterologer Proteine (Ohkuma et al. 1995 Biochim Biophys Acta 1236: 163-169).The Candida yeasts, however, are generally genetic by their universal Code-deviating translation of the codon CUG as serine instead of leucine overall, no well-suited hosts for functional heterologous expression (Zimmer and Schunck 1995 Yeast 11: 33-41; Sugiyame et al Yeast 11: 43-52; Overview in Mauersberger et al. 1996 Chapter 12. Candida maltosa. In: Non conventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 411-580). The C. maltosa system is therefore only for the expression of homologous P450 under control of the homologous promoters GAL1-GAL10, PGK1 and ALK suitable, but not for the expression of heterologous proteins (Ohkuma et al. 1995 Biochim Biophys Acta 1236: 163-169).
Die alkanverwertende Hefe Y. lipolytica wurde in den zurückliegenden Jahren biochemisch, genetisch und molekularbiologisch sehr intensiv untersucht (Übersichten in Weber und Barth 1988, CRC Crit Rev Biotechnol 7: 281-337; Gaillardin und Heslot 1988 J Basic Microbiol 28: 161-174; Barth und Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K /Ed/ Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth und Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219- 237).The alkane-utilizing yeast Y. lipolytica has been used in recent years very intensively examined biochemically, genetically and molecular biologically (reviews in Weber and Barth 1988, CRC Crit Rev Biotechnol 7: 281-337; Gaillardin and Heslot 1988 J Basic Microbiol 28: 161-174; Barth and Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K / Ed / Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth and Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219- 237).
Es sind Transformationssysteme mit integrativen (Davidow et al. 1985 Curr Genet 10: 39-48; Gaillardin et al. 1985 Curr Genet 10: 49-58) und autonom replizierenden (Fournier et al. 1991 Yeast 7: 25-36, Fournier et al. 1993) Plasmiden bekannt.They are transformation systems with integrative (Davidow et al. 1985 Curr Genet 10: 39-48; Gaillardin et al. 1985 Curr Genet 10: 49-58) and autonomously replicating (Fournier et al. 1991 Yeast 7: 25-36, Fournier et al. 1993) plasmids are known.
Für die Nutzung dieser Hefe zur heterologen Expression wurden neben dem gut untersuchten Expressionssystem mit dem XPR2-Promotor andere Vektoren mit regulierbaren starken Promotoren entwickelt, beispielsweise die Promotoren des Gens ICL1 der Isocitratlyase aus dem Glyoxylatzyklus (Barth und Scheuber 1993 Mol Gen Genet 241: 422-430; Juretzek et al. 1995, Patent DE 195 25 282.9) und des Gens POT1 der Thiolase der peroxisomalen β-Oxidation (Berninger et al. 1993 Eur J Biochem 216: 607-613). Bisher wurden eine Reihe von heterologen Proteinen in der Hefe Y. lipolytica exprimiert, wie z. B. der Blut-Gerinnungsfaktor XIIIa des Menschen (Tharaud et al. 1992 Gene 121: 111-119). Weitere Beispiele sind in Barth und Gaillardin 1996 (Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K /Ed/ Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388) sowie in Barth und Gaillardin 1997 (FEMS Microbiol Rev 19: 219-237) beschrieben.For the use of this yeast for heterologous expression, in addition to the good examined expression system with the XPR2 promoter with other vectors regulatable strong promoters developed, for example the promoters of the gene ICL1 of the isocitrate lyase from the glyoxylate cycle (Barth and Scheuber 1993 Mol Gen Genet 241: 422-430; Juretzek et al. 1995, patent DE 195 25 282.9) and the gene POT1 of thiolase from peroxisomal β-oxidation (Berninger et al. 1993 Eur J Biochem 216: 607-613). So far a number of heterologous proteins have been found in the Yeast Y. lipolytica expressed such. B. Human coagulation factor XIIIa (Tharaud et al. 1992 Gene 121: 111-119). Further examples are in Barth and Gaillardin 1996 (Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K / Ed / Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388) as well as in Barth and Gaillardin 1997 (FEMS Microbiol Rev 19: 219-237).
Ein weiteres Problem stellt die Tatsache dar, daß natürliche high-copy Plasmide, wie sie in S. cerevisiae gefunden wurden, in Y. lipolytica nicht bekannt sind und nur artifizielle autonom replizierende low-copy Plasmide existieren. Die autonom replizierenden Plasmide vom Typ pINA237 (LEU2 CEN-ARS18) oder pINA443 (URA3 ARS68-CEN) tragen ARS/CEN-Sequenzen und kommen daher nur mit 1-2 Kopien pro Zelle vor. Plasmide, die nur die ARS-Sequenzen tragen, können mit mehreren Kopien pro Zelle vorkommen. Transformanden, die solche Plasmide tragen, sind aber relativ instabil und verlieren nach wenigen Generationswechseln diese Plasmide (Fournier et al. 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4912-4916). Plasmide, die ins Genom integriert werden, zeichnen sich auch unter nichtselektiven Kultivierungsbedingungen durch eine hohe Stabilität aus. Die bekannten Plasmide dieser Art werden in der Regel in die mutierten Gene leu2, lys5, ura3 oder xpr2 [Locus: mutierte Gene LEU2, LYS5, URA3 oder XPR2] integriert und komplementieren die entsprechende Mutation. Diese Plasmide werden als eine Kopie ins Genom integriert.Another problem is the fact that natural high-copy plasmids, such as they were found in S. cerevisiae, are not known in Y. lipolytica and only artificial autonomously replicating low-copy plasmids exist. The autonomous replicating plasmids of the type pINA237 (LEU2 CEN-ARS18) or pINA443 (URA3 ARS68-CEN) carry ARS / CEN sequences and therefore only come with 1-2 copies per Cell in front. Plasmids that only carry the ARS sequences can have multiple copies occur per cell. However, transformants carrying such plasmids are relative unstable and lose these plasmids after a few generation changes (Fournier et al. 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4912-4916). Plasmids integrated into the genome are characterized by non-selective cultivation conditions a high stability. The known plasmids of this type are usually in the mutated genes leu2, lys5, ura3 or xpr2 [locus: mutated genes LEU2, LYS5, URA3 or XPR2] and complement the corresponding mutation. This Plasmids are integrated into the genome as a copy.
Die als integrative multi-copy Plasmide geeigneten- Vektoren tragen dagegen das Selektionsmarkergen URA3, dessen Promotorfunktion durch Deletion (URA3d) eingeschränkt ist. Eine Komplementation der entsprechenden ura3 Mutation wird erst durch eine erhöhte Kopiezahl pro Zelle erreicht.The vectors suitable as integrative multi-copy plasmids, on the other hand, carry this Selection marker gene URA3, whose promoter function by deletion (URA3d) is restricted. A complementation of the corresponding ura3 mutation will be made achieved by increasing the number of copies per cell.
Die ersten für Y. lipolytica beschriebenen integrativen multi-copy Plasmide pINA764 bis pINA774 (Le Dall et al. 1994 Curr Genet 26: 38-44; Barth und Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In. . Wolf K /Ed/ Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth und Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219-237) werden in die chromosomalen repetitiven Sequenzen der ribosomalen DNA (rDNA G Einheit, Fournier et al. 1986 Gene 42: 273-282) integriert. Als Selektionsmarkergen dient das Gen URA3d, dessen deletierte Promotorbereiche nur 41 bis 6 Basepaare "upstream" vom Startcodon ATG lang sind. Die durchschnittliche stabile Kopiezahl liegt zwischen 5 (pINA767) und 13 (pINA772) Kopien pro Zelle. Mit dem Plasmid pINA773 konnten ursprünglich 20-60 Kopien pro Zelle integriert werden. Ein entscheidender Nachteil dieser Plasmide ist, daß unter induzierenden und nichtselektiven Expressionsbedingungen keine stabilen Kopiezahlen erhalten werden konnten bzw. die integrierten Plasmidkopien verloren gingen. Ein weiterer Nachteil dieser Plasmide ist, die Verwendung des Plasmides pBR322 als Basisvektor für die Amplifikation in E. coli, was eine geringe Plasmidkopiezahl bedingt, die nur durch Zusatz von Chloramphenicol erhöht werden kann. Dadurch wird die Gewinnung der Plasmide aufwendiger und langwieriger.The first integrative multi-copy plasmids pINA764 described for Y. lipolytica to pINA774 (Le Dall et al. 1994 Curr Genet 26: 38-44; Barth and Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In. . Wolf K / Ed / Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388; Barth and Gaillardin 1997 FEMS Microbiol Rev 19: 219-237) are inserted into the chromosomal repetitive sequences of the ribosomal DNA (rDNA G unit, Fournier et al. 1986 Gene 42: 273-282) integrated. The URA3d gene, whose deleted promoter regions are used, serves as the selection marker gene only 41 to 6 base pairs "upstream" from the start codon ATG are long. The average stable number of copies is between 5 (pINA767) and 13 (pINA772) Copies per cell. With plasmid pINA773, 20-60 copies per Cell to be integrated. A major disadvantage of these plasmids is that under inductive and non-selective expression conditions no stable Copy numbers could be obtained or the integrated plasmid copies lost went. Another disadvantage of these plasmids is the use of the plasmid pBR322 as the base vector for amplification in E. coli, which is a minor Plasmid copy number due, which can only be increased by adding chloramphenicol can. This makes the extraction of the plasmids more complex and lengthy.
Eine andere Serie von integrativen Plasmiden (pINA970 - UHA3d, ZETA, XPR2pro- XPR2Ter, ermöglicht 5-15 Kopien pro Zelle; pINA1066 bzw. pINA1067 enthalten URA3d1 bzw. URA3d4, sowie ZETA, XPR2pro-XPR2Ter; (Le Dall et al. 1995 Abstract "First Yarrowia lipolytica International Meeting" Paris-Grignon; Barth und Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K /Ed/ Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388) enthält das LTR-Element ZETA (long terminal repeat) des Retrotransposons Ylt1 von Y. lipolytica (EMBL X74146 Schmid-Berger et al. 1994 J Bacteriol 176: 2477-2482) als Zielsequenz für die Integration ins Genom. Die Plasmide pINA1066 und pINA1o67 (rDNA-Varianten pINA1064 und pINA1065) sind zur Expression von homologen und heterologen Proteinen unter Kontrolle des XPR2-Promotors geeignet. Diese Plasmide besitzen aber ebenfalls die gleichen Nachteile wie die Vektoren pINA776 bis pINA773. Weiterhin besitzen sie keine "Multiple cloning site". Die Komplettierung der Expressionskassette ist unter Nutzung der Schnittstellen SrfI, ApaI und Bg/II möglich. Ein Austausch von Expressionskassetten zur Expression von Proteinen unter Kontrolle anderer Promotoren ist aber erst in mehreren Klonierungsschritten möglich. Daher ist es von großem Interesse, Plasmide zu entwickeln, die einen Austausch von DNA- Modulen (Expressionskassetten, Genbanken usw.) erlauben und zur multiplen Integration in das Genom geeignet sind.Another series of integrative plasmids (pINA970 - UHA3d, ZETA, XPR2 pro - XPR2 Ter , enables 5-15 copies per cell; pINA1066 or pINA1067 contain URA3d1 or URA3d4, as well as ZETA, XPR2 pro -XPR2 Ter ; (Le Dall et 1995 abstract "First Yarrowia lipolytica International Meeting"Paris-Grignon; Barth and Gaillardin 1996 Chapter 10 Yarrowia lipolytica In: Wolf K / Ed / Non-conventional Yeasts in Biotechnology, Springer Verlag Berlin, pp 313-388) contains the LTR- Element ZETA (long terminal repeat) of the retrotransposon Ylt1 from Y. lipolytica (EMBL X74146 Schmid-Berger et al. 1994 J Bacteriol 176: 2477-2482) as the target sequence for integration into the genome. The plasmids pINA1066 and pINA1o67 (rDNA variants pINA1064 and pINA1065) are suitable for the expression of homologous and heterologous proteins under the control of the XPR2 promoter, but these plasmids also have the same disadvantages as the vectors pINA776 to pINA773 ". The expression cassette can be completed using the interfaces SrfI, ApaI and Bg / II. An exchange of expression cassettes for the expression of proteins under the control of other promoters is only possible in several cloning steps. It is therefore of great interest to develop plasmids which allow an exchange of DNA modules (expression cassettes, gene banks, etc.) and are suitable for multiple integration into the genome.
Die Aufgabe besteht nun darin, ein neues, gut handhabbares System zur heterologen funktionellen Expression von Cytochrom P450 Genen in der Hefe Yarrowia lipolytica zur Verfügung zu stellen.The task now is to create a new, easy-to-use heterologous system functional expression of cytochrome P450 genes in the yeast Yarrowia lipolytica to provide.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch rekombinante haploide oder diploide Y. lipolytica Zellen mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausstattungen der Zellen ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen 2 bis 11.According to the invention, the task is performed by recombinant haploid or diploid Y. lipolytica cells solved with the features mentioned in claim 1. Beneficial Equipment of the cells result from the dependent subclaims 2 to 11.
Die Erfindung wird weiterhin durch Plasmide zur Erzeugung rekombinanter haploider oder diploider Y. lipolytica Zellen mit den im Anspruch 12 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Plasmide ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen 13 bis 19. The invention is further enhanced by plasmids for the generation of recombinant haploid or diploid Y. lipolytica cells with the features mentioned in claim 12 solved. Advantageous designs of the plasmids result from the dependent ones Subclaims 13 to 19.
Die Erfindung wird außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung rekombinanter haploider oder diploider Y. lipolytica Zellen mit den im Anspruch 20 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen 21 bis 23.The invention is also made more recombinant by a method of making it haploid or diploid Y. lipolytica cells with those mentioned in claim 20 Features resolved. Advantageous variants of the method result from the dependent sub-claims 21 to 23.
Verwendungen der rekombinanten haploide oder diploide Y. lipolytica Zellen sind in den Ansprüchen 24 und 25 beschrieben.Uses of the recombinant haploid or diploid Y. lipolytica cells are in claims 24 and 25.
Mit der Bereitstellung von neuen low-copy und high-copy Plasmiden, geeignet zur autonomen Replikation oder zur multiplen Integration von Expressionskassetten, die unter Kontrolle eines regulierbaren Promotors (beispielsweise des ICL1 Gens kodierend für die Isocitratlyase) der Hefe Y. lipolytica stehen, lassen sich rekombinante. haploide oder diploide Y. lipolytica Zellen erzeugen. Überraschend wurde dabei festgestellt, daß diese Plasmide mit hoher Kopiezahl ins Genom integrieren und unabhängig von den Integrationsorten und Kultivierungsbedingungen stabil in Yarrowia lipolytica-Transformanden erhalten werden können.With the provision of new low-copy and high-copy plasmids, suitable for autonomous replication or for the multiple integration of expression cassettes, the under the control of an adjustable promoter (e.g. the ICL1 gene coding for the isocitrate lyase) of the yeast Y. lipolytica, recombinant. generate haploid or diploid Y. lipolytica cells. It was surprising found that these plasmids integrate with a high copy number into the genome and regardless of the integration sites and cultivation conditions stable in Yarrowia lipolytica transformants can be obtained.
Die so gewonnenen Zellen sind geeignet zur mikrobiellen Oxidation von hydrophoben Verbindungen und führen in einfacher Kultivierung der rekombinanten Hefen zu guten Ausbeuten des Oxidationsproduktes, insbesondere von Steroiden und anderen hydrophoben Verbindungen.The cells obtained in this way are suitable for the microbial oxidation of hydrophobic Compounds and lead to good in simple cultivation of the recombinant yeast Yields of the oxidation product, especially steroids and others hydrophobic compounds.
Die Hefe Y. lipolytica wird durch Transformation mit neuen Expressionsvektoren (Expressionskassetten tragende Plasmide) in das Genom so verändert, daß Y. lipolytica Zellen in der Lage sind, durch einfache Kulturführung auf Medien mit geeigneter Kohlenstoffquelle zur funktionellen Expression von heterologen Proteinen, insbesondere Cytochrom P450 Enzymen, zu gelangen. Diese heterologen Cytochrom P450 Enzyme können in Y. lipolytica Zellen besser als in arideren bisher getesteten Hefen besonders effektiv zu mikrobiellen Stoffwandlungsprozessen eingesetzt werden.The yeast Y. lipolytica is transformed by transformation with new expression vectors (Expression cassettes carrying plasmids) in the genome so changed that Y. lipolytica cells are capable of using simple culture on media suitable carbon source for the functional expression of heterologous proteins, especially cytochrome P450 enzymes. This heterologous cytochrome P450 enzymes can do better in Y. lipolytica cells than in other previously tested ones Yeasts can be used particularly effectively for microbial metabolism processes.
Weiterhin werden durch die Plasmide gut handhabbare Vektoren zur Verfügung gestellt, die in hoher Kopiezahl stabil ins Genom der Hefe Y. lipolytica integriert werden können und dadurch die Erhöhung der Konzentration des heterolog zu exprimierenden Proteins erlauben. Ein besonderer Vorteil dieser Plasmide ist das Vorhandensein einer "Multiple cloning site", wodurch sich DNA-Module unterschiedlichster Art (Expressionskassetten) schnell und einfach in die Vektoren einsetzen lassen. Die Plasmide sind in die repetitiven Sequenzen von Y. lipolytica (LTR-Element ZETA, rDNA Cluster) integrierbar.The plasmids also make vectors easy to handle placed, which is integrated in high copy number stable in the genome of the yeast Y. lipolytica can be and thereby increasing the concentration of the heterologous allow expressing protein. A particular advantage of these plasmids is that Presence of a "multiple cloning site", which results in DNA modules different types (expression cassettes) into the vectors quickly and easily let insert. The plasmids are in the repetitive sequences of Y. lipolytica (LTR element ZETA, rDNA cluster) can be integrated.
Durch die Konstruktion geeigneter Plasmide zur multiplen Integration ins Genom von Y. lipolytica und die dadurch ermöglichte Erhöhung der Kopiezahl von Expressionskassetten mit regulierbaren starken Promotoren (beispielsweise ICL1- Promotor) wird die Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst.By constructing suitable plasmids for multiple integration into the genome of Y. lipolytica and the resulting increase in the number of copies of Expression cassettes with controllable strong promoters (e.g. ICL1- Promoter) the task is solved in an advantageous manner.
Verfahrensgemäß werden die Expressionskassetten zur heterologen Expression von Proteinen in Y. lipolytica, bestehend aus dem funktionell aktiven Promotor und Terminator (z. B. aus ICL1) und dem zu exprimierenden heterologen Genen, in autonom replizierende low-copy Plasmide oder integrative high-copy Plasmide überführt, in die Hefe transformiert und zur Expression gebracht.According to the method, the expression cassettes for the heterologous expression of Proteins in Y. lipolytica, consisting of the functionally active promoter and Terminator (e.g. from ICL1) and the heterologous gene to be expressed, in autonomously replicating low-copy plasmids or integrative high-copy plasmids transferred, transformed into the yeast and expressed.
Die Aufgabe wird vorteilhaft durch Monooxygenasesysteme gelöst, die aus Cytochrom P450 und entsprechender NADPH-Cytochrom P450 Reduktase bestehen, welche in Y. lipolytica gleichzeitig exprimiert werden. Dabei kann eine homologe oder heterologe NADPH-Cytochrom P450 Reduktase auch unter Kontrolle eines geeigneten Promotors mit dem P450 co-exprimiert werden.The object is advantageously achieved by monooxygenase systems which are made from cytochrome P450 and corresponding NADPH cytochrome P450 reductase exist, which in Y. lipolytica can be expressed simultaneously. It can be a homologous or heterologous NADPH cytochrome P450 reductase also under the control of a suitable promoter be co-expressed with the P450.
Die hydrophoben Verbindungen (Steroide und Derivate) werden in die Kulturlösung von derart gentechnisch veränderten Y. lipolytica Zellen gebracht, wodurch die exprimierten Enzyme eine selektive Hydroxylierung bewirken. Nach der Umsetzung werden die Hydroxylierungsprodukte abgetrennt. Die für die Erfindung genutzten Transformanden der Hefe Y. lipolytica können auf lang- und mittelkettigen n-Alkanen oder Ethanol für die Induktion der Expression der heterologen Gene kultiviert werden. Bevorzugte Enzymsysteme sind steroidhydroxylierende Cytochrom P450 Formen, eine NADPH-Cytochrom P450 Reduktase aus Y. lipolytica oder anderen Ursprungs. Überraschenderweise zeigen besonders die auf n-Alkan (Hexadecan) kultivierten rekombinanten Hefezellen im Vergleich mit auf Ethanol kultivierten Zellen die höchsten spezifischen Umsatzraten (pro Zelle oder pro Molekül P450 Enzym) für das Substrat Progesteron in 17α Hydroxy-Progesteron. The hydrophobic compounds (steroids and derivatives) are in the culture solution brought from such genetically modified Y. lipolytica cells, whereby the expressed enzymes cause a selective hydroxylation. After implementation the hydroxylation products are separated. Those used for the invention Transformants of the yeast Y. lipolytica can be used on long- and medium-chain n-alkanes or ethanol for the induction of expression of the heterologous genes. Preferred enzyme systems are steroid hydroxylating cytochrome P450 forms, a NADPH cytochrome P450 reductase from Y. lipolytica or other origin. Surprisingly, especially those cultivated on n-alkane (hexadecane) show recombinant yeast cells in comparison to cells cultivated on ethanol the highest specific conversion rates (per cell or per molecule of P450 enzyme) for the substrate Progesterone in 17α-hydroxy progesterone.
Die hydrophoben Substrate, insbesondere Steroidverbindungen, werden erfindungsgemäß in Kulturen intakter Zellen (Zellsuspensionen) behandelt. Die zu hydroxylierenden Stoffe werden den Zellkulturen fein gemahlen oder in organischen Lösungsmitteln, z. B. Hexadecan oder Ethanol, gelöst zugesetzt.The hydrophobic substrates, especially steroid compounds, are treated according to the invention in cultures of intact cells (cell suspensions). The too Hydroxylating substances are finely ground in cell cultures or in organic ones Solvents, e.g. B. hexadecane or ethanol, added dissolved.
Das Verfahren wird bei niedrigen Temperaturen zwischen 28-32°C durchgeführt.The process is carried out at low temperatures between 28-32 ° C.
Die Umsetzung von mindestens 0,22 g Substrat/L Zellkultur ist im Regelfall bereits nach 10 bis 30 Stunden Kulturführung weitgehend abgeschlossen. Der Abbruch der Reaktion erfolgt durch direkte Extraktion der Kulturflüssigkeit mit Isobutylmethylketon (MiBK) oder Dichlormethan (DCM) bzw. nach Ansäuerung mit verdünnter Schwefelsäure. Eine Kontrolle des Umsatzes kann mittels Chromatographie während der Kultivierungsdauer vorgenommen werden.The conversion of at least 0.22 g substrate / L cell culture is usually already largely completed after 10 to 30 hours of culture. The demolition of the The reaction takes place by direct extraction of the culture liquid with isobutyl methyl ketone (MiBK) or dichloromethane (DCM) or after acidification with dilute Sulfuric acid. A check of the turnover can be done by means of chromatography during the cultivation period.
Inhalt der Erfindung sind rekombinante Yarrowia lipolytica Transformanden und die neuen Vektoren pBD64, p64zb, pBD67 und p67zb bzw. ihre Derivate mit einem Promotor p64ICLpro und p67ICLpro oder funktionsfähigen Expressionskassetten (beispielsweise p64IL43, p67IL43, p64IC17α oder p67IC17α), die zur multiplen Integration ins Genom von Y. lipolytica geeignet sind. Der Aufbau dieser Vektoren ist in Abb. 3-7 dargestellt.Contents of the invention are recombinant Yarrowia lipolytica transformants and the new vectors pBD64, p64zb, pBD67 and p67zb or their derivatives with a promoter p64ICLpro and p67ICLpro or functional expression cassettes (for example p64IL43, p67IL43, p64IC17α or p67IC17α) into the gene of multiple integration Y. lipolytica are suitable. The structure of these vectors is shown in Fig. 3-7.
Die Herstellung der rekombinanten Yarrowia lipolytica-Transformanden wird durch die Konstruktion einer Serie neuer Vektoren auf der Basis eines E. coli-Vektors mit Multipler cloning site vorteilhaft gelöst, die ein Markergen zur Selektion von multi-copy Transformanden und andere chromosomale DNA-Abschnitte von Y. lipolytica enthalten, welche zur multiplen Integration ins Genom der Hefe Y. lipolytica genutzt werden.The production of the recombinant Yarrowia lipolytica transformants is carried out by Construction of a series of new vectors based on an E. coli vector Multiple cloning site advantageously solved that a marker gene for selection of multi-copy Transformants and other chromosomal DNA sections from Y. lipolytica contain, which is used for multiple integration into the genome of the yeast Y. lipolytica become.
Diese Vektoren (Plasmidlinien) tragen als Selektionsmarker zur Amplifikation der Plasmid-DNA in E. coli das Ampicillin-Resistenzgen (ampR) und lassen sich durch ihre hohe Kopiezahl in hohen Ausbeuten aus E. coli leicht präparieren. Die Sequenzen zur Integration ins Genom der Hefe Y. Jipolytica (rDNA, ZETA) und das Selektionsmarkergen URA3d4 werden durch Umklonierung aus den Plasmiden pINA1064 und pINA1067 (Abb. 2) gewonnen. DNA-Module, z. B. Expressionskassetten, lassen sich gut in die "Multiple cloning site" einklonieren. Die daraus resultierenden erfindungsgemäßen Basisplasmide pBD64 (rDNA) und pBD67 (LTR ZETA, Abb. 3 und 4) lassen sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in wenigen Schritten leicht gewinnen.These vectors (plasmid lines) carry the ampicillin resistance gene (amp R ) as selection markers for the amplification of the plasmid DNA in E. coli and can be easily prepared from E. coli in high yields due to their high copy number. The sequences for integration into the genome of the yeast Y. Jipolytica (rDNA, ZETA) and the selection marker gene URA3d4 are obtained by cloning from the plasmids pINA1064 and pINA1067 ( Fig. 2). DNA modules, e.g. B. expression cassettes, can be cloned into the "multiple cloning site". The resulting basic plasmids pBD64 (rDNA) and pBD67 (LTR ZETA, Fig. 3 and 4) according to the invention can be easily obtained in an advantageous embodiment of the invention in a few steps.
In diese Basisplasmide lassen sich in die "Multiple cloning site" vorkonstruierte Expressionskassetten, bestehend aus einem starken und gut regulierbaren homologen Promotor (z. B. /CL1-Promotor), einem heterologen Gen (z. B. Iacz oder CYP17) und einem homologen Terminator (z. B. ICL1 Terminator), leicht einfügen. Die Expressionskassetten können außerdem nach Bedarf einfach gegen andere ausgetauscht werden.These basic plasmids can be pre-constructed into the "multiple cloning site" Expression cassettes, consisting of a strong and easily regulated homolog Promoter (e.g. / CL1 promoter), a heterologous gene (e.g. Iacz or CYP17) and a homologous terminator (e.g. ICL1 terminator). The Expression cassettes can also easily be used against others as needed be replaced.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese neuen Plasmide (Expressionsvektoren) dann zur multiplen Integration der Expressionskassetten ins Genom (chromosomale Sequenzen der rDNA oder LTR ZETA) von Y. lipolytica eingesetzt. Die damit erzeugten Transformanden weisen eine stabile Kopiezahl der Expressionskassetten (von etwa 10-14) auf. Sie zeigen überraschender Weise im Vergleich mit autonom replizierenden Plasmiden (Kopiezahl 1-2) eine deutlich höhere Expression heterologer Proteine, wie es am Beispiel des Reporterproteins β-Galactosidase (lacZ Gen aus E. coli, Abb. 11) und des Cytochrom P45017α (CYP17 Gen des Rindes, Abb. 13-14) gezeigt werden kann.In the method according to the invention, these new plasmids (expression vectors) are then used for the multiple integration of the expression cassettes into the genome (chromosomal sequences of the rDNA or LTR ZETA) from Y. lipolytica. The transformants produced in this way have a stable copy number of the expression cassettes (from about 10-14). Surprisingly, they show a significantly higher expression of heterologous proteins compared to autonomously replicating plasmids (copy number 1-2), as is the case with the example of the reporter protein β-galactosidase (lacZ gene from E. coli, Fig. 11) and the cytochrome P45017α (CYP17 Bovine gene, Fig. 13-14) can be shown.
Eine für die Durchführung der Erfindung wichtige Besonderheit besteht darin, daß die erhaltenen Transformanden mit einer hohen Kopiezahl der Expressionskassetten mit anderen Y. lipolytica Stämmen gekreuzt werden können. Dadurch können vorteilhafte natürliche Merkmale eingekreuzt bzw. die Expressionskassetten von mindestens zwei heterologen Genen in einem Wirt co-exprimiert werden.An important feature for the implementation of the invention is that the obtained transformants with a high copy number of the expression cassettes other Y. lipolytica strains can be crossed. This can be beneficial crossed natural characteristics or the expression cassettes of at least two heterologous genes can be co-expressed in a host.
Die dadurch erhaltenen diploiden Stämme zeichnen sich ebenfalls durch Stabilität der Expressionskassetten aus und sind überraschenderweise besonders gut zur P450 katalysierten Biotransformation während des Wachstums auf n-Alkan und Ethanol geeignet.The diploid strains thus obtained are also characterized by the stability of the Expression cassettes and are surprisingly particularly good for the P450 catalyzed biotransformation during growth on n-alkane and ethanol suitable.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit rekombinanten Y. lipolytica Zellen zeichnet sich durch hohe Hydroxylierungsraten aus. So wird das Steroid Progesteron durch Y. lipolytica besser als mit bisher untersuchten rekombinanten Zellen von S. cerevisiae umgesetzt, die ebenfalls ein steroidhydroxylierendes P45017α exprimieren.The method according to the invention with recombinant Y. lipolytica cells stands out due to high hydroxylation rates. This is how the steroid progesterone gets through Y. lipolytica better than with recombinant cells from S. cerevisiae investigated so far implemented, which also express a steroid hydroxylating P45017α.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments explained.
Alle Stämme entstammen, wenn nicht anders angegeben, der Stammsammlung des Lehrstuhls für Allgemeine Mikrobiologie des Institutes für Mikrobiologie der Technischen Universität Dresden.Unless otherwise stated, all strains are from the Chair of General Microbiology at the Institute of Microbiology of the Technical University of Dresden.
B204-12A-213 (MATB leu2 ura3 leaky)
PO1d (MATA leu2-270 ura3-302 xpr2-322 SUC2)
(Nicaud et al. 1989 Curr Genet 16: 253-260)
T4 PO1d (p67lC17cxT4), kurz T4 genannt:
integrative Transformande T4 des Stammes PO1d mit dem im
ZETA Element linearisierten Plasmid p67IC17α (URA3d4 ZETA),
welche ca. 8-10 Kopien der Expressionskassette
ICL1pro B204-12A-213 (MATB leu2 ura3 leaky)
PO1d (MATA leu2-270 ura3-302 xpr2-322 SUC2) (Nicaud et al. 1989 Curr Genet 16: 253-260)
T4 PO1d (p67lC17cxT4), abbreviated T4:
integrative transformants T4 of the strain PO1d with the plasmid p67IC17α (URA3d4 ZETA) linearized in the ZETA element, which contains approximately 8-10 copies of the expression cassette ICL1 pro
l CYP17/ICL1Ter l CYP17 / ICL1 Ter
zur heterologen Expression des
Cytochrom P45017oc des Rindes unter Kontrolle des Promotors
und Terminators des ICLI Gens von Y. lipolytica trägt.
A1-5 (MATB metAlk⁺) Naturisolat.
A15T4 (Alk⁺ prototroph) - diploider Stamm, entstanden durch Kreuzung
der beiden Elternstämme A1-5 (MATB met⁻ Alk⁺)
PO1d (p67IC17αT4).for heterologous expression of bovine cytochrome P45017oc under the control of the promoter and terminator of the ICLI gene from Y. lipolytica.
A1-5 (MATB metAlk⁺) natural isolate.
A15T4 (Alk⁺ prototroph) - diploid strain, created by crossing the two parent strains A1-5 (MATB met⁻ Alk⁺) PO1d (p67IC17αT4).
GRF18 (MATa his3-11 his3-15 leu2-3 leu2-112 canR)GRF18 (MATa his3-11 his3-15 leu2-3 leu2-112 can R )
YEp51 (Broach JR, Li Y-Y, Wu L-CC, Jayaram M, 1983, Vectors for high-level
inducible expression of cloned genes in yeast. In: Experimental Manipulation of
Gene Expression [Inoye M, ed], Academic Press, New York, 83-117) enthält das
LEU2 Gen dieser Hefe als Selektionsmarker, den GAL1-GAL10-Promotor und
Sequenzen aus dem 2p Plasmid von S. cerevisiae als Terminationsbereich und
für die Gewährleistung hoher (50-100) Kopiezahlen dieser ARS-Plasmide.
YEp5117α (High-copy Plasmid, vgl. Abb. 9); CYP17 unter Kontrolle des sehr starken
GAL10-Promotors, erhalten von Dr. W.-H. Schunck (MDC Berlin-Buch):
Literatur zum Wirts/Vektorsystem: Schunck W-H et al. 1991 Eur J Cell Biol 55:
336-345; Zimmer T et al. 1995 DNA Cell Biol 14: 619-628.YEp51 (Broach JR, Li YY, Wu L-CC, Jayaram M, 1983, Vectors for high-level inducible expression of cloned genes in yeast. In: Experimental Manipulation of Gene Expression [Inoye M, ed], Academic Press, New York , 83-117) contains the LEU2 gene of this yeast as a selection marker, the GAL1-GAL10 promoter and sequences from the 2p plasmid of S. cerevisiae as a termination area and for ensuring high (50-100) copy numbers of these ARS plasmids.
YEp5117α (high-copy plasmid, see Fig. 9); CYP17 under the control of the very strong GAL10 promoter, obtained from Dr. W.-H. Schunck (MDC Berlin-Buch):
Literature on the host / vector system: Schunck WH et al. 1991 Eur J Cell Biol 55: 336-345; Zimmer T et al. 1995 DNA Cell Biol 14: 619-628.
pINA237 - E. coli/Y. lipolytica-Shuttle-Vektor pINA237 trägt neben der CEN-ARS18 Sequenz zur autonomen Replikation in Y. lipolytica das homologe LEU2-Gen sowie einen Anteil von pBR322 zur Amplifikation in E. coli. Die Kopiezahl dieses Vektors in Y. lipolytica liegt bei 1-3 pro Zelle (Fournier et al. 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4912-4916).pINA237 - E. coli / Y. lipolytica shuttle vector pINA237 carries next to the CEN-ARS18 Sequence for autonomous replication in Y. lipolytica, the homologous LEU2 gene as well a portion of pBR322 for amplification in E. coli. The copy number of this vector in Y. lipolytica is 1-3 per cell (Fournier et al. 1993 Proc Natl Acad Sci USA 90: 4912-4916).
pYLI131D und pIL43 (Juretzek et al. 1995 Patent DE 195 25 282 A1.)pYLI131D and pIL43 (Juretzek et al. 1995 Patent DE 195 25 282 A1.)
pINA1064 und pINA1067 (Abb. 2) basieren auf dem E. coli-Vektor pBR322 und tragen das multi-copy Selektionsmarkergen URA3d4. Der URA3-Promotor besteht aus 8 Basenpaaren. Das Plasmid pINA1064 trägt die rDNA-Sequenz für die integrative Transformation in die rDNA-Sequenz (G-Einheit) des Wirtes (Fournier et al. 1986 Gene 42: 273-282). Das Plasmid pINA1067 trägt die Sequenz des LTR ZETA (long terminal repeat) des Retrotransposon Ylt1 aus Y. lipolytica (Le Dall et al. 1995 Abstract "First Yarrowia lipolytica International Meeting" Paris-Grignon).pINA1064 and pINA1067 ( Fig. 2) are based on the E. coli vector pBR322 and carry the multi-copy selection marker gene URA3d4. The URA3 promoter consists of 8 base pairs. The plasmid pINA1064 carries the rDNA sequence for the integrative transformation into the rDNA sequence (G unit) of the host (Fournier et al. 1986 Gene 42: 273-282). The plasmid pINA1067 carries the sequence of the LTR ZETA (long terminal repeat) of the retrotransposon Ylt1 from Y. lipolytica (Le Dall et al. 1995 abstract "First Yarrowia lipolytica International Meeting" Paris-Grignon).
puCBM21 Boehringer Mannheim.puCBM21 Boehringer Mannheim.
Die cDNA für das CYP17 wurde aus dem Plasmid pCMV17α (J Biol Chem 266: 5898- 5904,1991) gewonnen und kodiert für das Cytochrom P45017α der Nebenniere des Rindes. Dieses Plasmid wurde freundlicherweise von Prof. M. Waterman (Vanderbilt Universität Nashville) zur Verfügung gestellt.The cDNA for the CYP17 was derived from the plasmid pCMV17α (J Biol Chem 266: 5898- 5904.1991) and codes for the cytochrome P45017α of the adrenal gland of the Beef. This plasmid was kindly provided by Prof. M. Waterman (Vanderbilt University of Nashville).
Minimalmedium (YNB): 0,67 oder 1,34% Yeast Nitrogen Base (Difco), 0,4% NH4Cl,
0,3 mg/L FeCl3
Minimalmedium (M) für die Kultivierung von Y. lipolytica im Fermenter (Scheller U et
al. 1996 Methods Enzymol 272: 6,5-75).
Zusätze von Aminosäuren (Leucin, Methionin, 30-50 mg/L) bzw. Uracil (50 mg/L) zur
Komplementation der entsprechenden Mutationen je nach Bedarf für den Stamm.
C-Quellen: 1% Glucose, 1% Ethanol, 1% Hexadecan.
Vollmedium: 1% Yeast Extract, 1% Bactopeptone, 2% Glucose.
Für Plattenkultur wurden die obengenannten Medien mit 2% Agar-Agar hergestellt.Minimum medium (YNB): 0.67 or 1.34% Yeast Nitrogen Base (Difco), 0.4% NH 4 Cl, 0.3 mg / L FeCl 3
Minimal medium (M) for the cultivation of Y. lipolytica in the fermenter (Scheller U et al. 1996 Methods Enzymol 272: 6.5-75).
Additions of amino acids (leucine, methionine, 30-50 mg / L) or uracil (50 mg / L) to complement the corresponding mutations as required for the strain.
C sources: 1% glucose, 1% ethanol, 1% hexadecane.
Complete medium: 1% yeast extract, 1% bactopeptone, 2% glucose.
For plate culture, the above media were made with 2% agar.
Zur Darstellung der repetitiven Sequenzen rDNA und ZETA in verschiedenen Yarrowia lipolytica-Stämmen wurden die Stämme H222 (Wildtyp), B512-3, B204-12A-213, B204- 12C, PO1d, E150 und E129 mit dem Restriktionsenzym EcoRI hydrolysiert und gelelektrophoretisch aufgetrennt. Die DNA wurde auf Nitrocellulose transferiert und mit folgenden Sonden beprobt: Nachweis ZETA-Sequenz mit ZETA-Fragment aus pBD67 (Abb. 3) und Nachweis rDNA mit rDNA-Fragment aus pBD64 (Abb. 3). Dabei zeigte sich überraschenderweise, daß in den Stämmen PO1d und H222 keine ZETA- Sequenzen nachgewiesen werden konnten (Abb. 1). Trotz der fehlenden ZETA- Sequenzen lassen sich die Plasmide mit der ZETA-Sequenz ins Genom vielfach integrieren (Abb. 8).To display the repetitive sequences rDNA and ZETA in different Yarrowia lipolytica strains, the strains H222 (wild type), B512-3, B204-12A-213, B204-12C, PO1d, E150 and E129 were hydrolyzed with the restriction enzyme EcoRI and separated by gel electrophoresis. The DNA was transferred to nitrocellulose and sampled with the following probes: detection of ZETA sequence with ZETA fragment from pBD67 ( FIG. 3) and detection of rDNA with rDNA fragment from pBD64 ( FIG. 3). It was surprisingly found that no ZETA sequences could be detected in the strains PO1d and H222 ( Fig. 1). Despite the lack of ZETA sequences, the plasmids with the ZETA sequence can be integrated into the genome in many ways ( Fig. 8).
Der E. coli-Vektor pUCBM21 wurde mit der Restriktionsendonuklease Ndel vollständig verdaut. Die einzelsträngigen Enden der verdauten DNA wurden mit Polymerase I (Klenow-Fragment) aufgefüllt. Die DNA wurde mit BamHI nachgespalten. Der so vorbereitete Vektor wurde jeweils mit den EcoRI/BamHI-Fragmenten aus den Vektoren pINA1064 (3178 bp) bzw. pINA1067 (2423 bp) ligiert. Dazu wurden die Vektoren pINA1064 und 1067 (Abb. 2) mit EcoRI verdaut und die einzelsträngigen Enden mit dem Klenow-Fragment aufgefüllt. Anschließend wurde die DNA mit BamHI verdaut. Die resultierenden Vektoren sind die Plasmide pBD64 (mit rDNA als Target-Sequenz) und pBD67 (mit ZETA-Element als target-Sequenz) (Abb. 3). Diese Plasmide waren nun geeignet, DNA-Fragmente (z. B. Expressionskassetten) in die "Multiple cloning site" aufzunehmen.The E. coli vector pUCBM21 was completely digested with the restriction endonuclease Ndel. The single-stranded ends of the digested DNA were filled in with polymerase I (Klenow fragment). The DNA was cleaved with BamHI. The vector prepared in this way was ligated in each case with the EcoRI / BamHI fragments from the vectors pINA1064 (3178 bp) and pINA1067 (2423 bp). For this purpose, the vectors pINA1064 and 1067 ( Fig. 2) were digested with EcoRI and the single-stranded ends were filled in with the Klenow fragment. The DNA was then digested with BamHI. The resulting vectors are the plasmids pBD64 (with rDNA as the target sequence) and pBD67 (with ZETA element as the target sequence) ( FIG. 3). These plasmids were now suitable for incorporating DNA fragments (eg expression cassettes) into the "multiple cloning site".
Für die Konstruktion der Plasmide p64ICLpro und p67ICLpro (tragen ICL1-Promotor) wurden die Plasmide pBD64, pBD67 und pYLI131D (Juretzek et al. 1997 DE 195 25 282 A1) mit den Restriktionsendonukleasen BamHI und kpnI verdaut. Das den ICL1- Promotor enthaltende 2162 bp große BamHI/KpnI-Fragment wurde mit den kpnl/BamHI geöffneten Plasmiden pBD64 und pBD67 ligiert. Die resultierenden Vektoren waren p64ICLpro und p67ICLpro. Diese Plasmide enthalten den ICL1- Promotor (Abb. 5).For the construction of the plasmids p64ICLpro and p67ICLpro (carry ICL1 promoter), the plasmids pBD64, pBD67 and pYLI131D (Juretzek et al. 1997 DE 195 25 282 A1) were digested with the restriction endonucleases BamHI and kpnI. The 2162 bp BamHI / KpnI fragment containing the ICL1 promoter was ligated with the kpnl / BamHI opened plasmids pBD64 and pBD67. The resulting vectors were p64ICLpro and p67ICLpro. These plasmids contain the ICL1 promoter ( Fig. 5).
Für die Konstruktion der Vektoren p64IL43 und p67IL43 wurden die Plasmide p64ICLpro und p67ICLpro mit BamHI verdaut und anschließend dephosphoryliert. Aus dem Plasmid pIL43 (Juretzek et al. 1995 DE 195 25 282 A1) wurde das 3833 bp große BarnHI-Fragment isoliert und mit den geöffneten Vektoren ligiert. Die resultierenden Plasmide waren p64IL43 und p67IL43 (Abb. 6) und enthalten die Expressionskassette ICL1-Promotor/IacZ-Gen/ICL1-Terminator.For the construction of the vectors p64IL43 and p67IL43, the plasmids p64ICLpro and p67ICLpro were digested with BamHI and then dephosphorylated. The 3833 bp BarnHI fragment was isolated from the plasmid pIL43 (Juretzek et al. 1995 DE 195 25 282 A1) and ligated with the opened vectors. The resulting plasmids were p64IL43 and p67IL43 ( Fig. 6) and contain the expression cassette ICL1 promoter / IacZ gene / ICL1 terminator.
Die Klonierung der Expressionskassette für die heterologe Expression von CYP17
(Rind) unter Kontrolle des ICL1-Promotors wurde in mehreren Teilschritten, durch
Umklonierung der CYP17-cDNA in den Vektor pYLI131D und durch Amplifizierung von
DNA, die die korrekte Fusion des CYP17 ORF an den ICL1-Promotor ermöglicht,
realisiert. Dazu wurde der für den C-Terminus kodierende Teil der CYP17 cDNA aus
dem Vektor YEp5117α (Abb. 9) als HindIII/Bg/II-Fragment gemeinsam mit dem ICL1-
Terminator-Fragment BamHI/HindIII in den BamHI/Bg/II geöffneten Vektor pYLI131D
ligiert (Vorkonstrukt). Die Expressionskassette wurde komplettiert durch Einfügen des
Bg/II-PCR-Fragmentes, welches mittels einer Zweischritt-rekombinanten PCR erzeugt
wurde. Im ersten Schritt wurden separat das ICL1-Promotor/Intron- und das CYP17-
Fragment von den Plasmiden pYLI131D bzw. YEp5117α mit folgenden
Oligonukleotiden amplifiziert.
Amplifizierung ICL 1-Promotorl Intronfragment:
Primer 1, 5'-TAGATCTGGGGATCCCCAGTAGACTGACCAAGC-3';
Primer 2, 5'-CACTGGGTTAGTACGGG-3'.
Amplifizierung des CYP17-Fragmentes:
Primer 3, 5'-CCCGTACTAACCCAGTGTGGCTGCTCCTGGCTG-3';
Primer 4, 5'-TTATGTTGGTCACCGCC-3'.The cloning of the expression cassette for the heterologous expression of CYP17 (bovine) under the control of the ICL1 promoter was carried out in several partial steps, by recloning the CYP17 cDNA into the vector pYLI131D and by amplifying DNA, which ensured the correct fusion of the CYP17 ORF to the ICL1 -Promotor enables, realized. For this purpose, the part of the CYP17 cDNA coding for the C-terminus from the vector YEp5117α ( FIG. 9) was opened as a HindIII / Bg / II fragment together with the ICL1 terminator fragment BamHI / HindIII in the BamHI / Bg / II vector pYLI131D ligated (preconstruct). The expression cassette was completed by inserting the Bg / II PCR fragment, which was generated by means of a two-step recombinant PCR. In the first step, the ICL1 promoter / intron and the CYP17 fragment from the plasmids pYLI131D and YEp5117α were amplified separately with the following oligonucleotides.
Amplification ICL 1 promoter intron fragment:
Primer 1, 5'-TAGATCTGGGGATCCCCAGTAGACTGACCAAGC-3 ';
Primer 2, 5'-CACTGGGTTAGTACGGG-3 '.
Amplification of the CYP17 fragment:
Primer 3, 5'-CCCGTACTAACCCAGTGTGGCTGCTCCTGGCTG-3 ';
Primer 4, 5'-TTATGTTGGTCACCGCC-3 '.
Im zweiten Schritt wurden die Fragmente an sich überlappenden Sequenzen rekombiniert und mit Primer 1 und 4 amplifiziert. Das rekombinierte PCR-Produkt wurde als Bg/II-Fragment in das Vorkonstrukt eingesetzt und der autonom replizierende low-copy Vektor pIC17α (Abb. 9) erhalten. Durch Umklonierung als MluI/kpnI-Fragment in die Vektoren p64IL43 oder p67IL43 (Abb. 6) wurden die Vektoren p64ICl7α bzw. p67IC17α (Abb. 9) erhalten.In the second step, the fragments were recombined at overlapping sequences and amplified with primers 1 and 4 . The recombined PCR product was inserted as a Bg / II fragment in the preliminary construct and the autonomously replicating low-copy vector pIC17α ( Fig. 9) was obtained. The vectors p64ICl7α or p67IC17α ( Fig. 9) were obtained by cloning as MluI / kpnI fragment into the vectors p64IL43 or p67IL43 ( Fig. 6).
Die Vektoren pBD64 und pBD67 wurden mit der Restriktionsendonuklease HindIII partiell hydrolysiert, mit dem Enzym Klenow-Fragment die freien DNA-Enden aufgefüllt und religiert. Die Plasmide mit einem HindIII-Ort in der Multiple cloning site wurden isoliert und mit HindIII erneut hydrolysiert. Die linearisierten Fragmente wurden dephosphoryliert und mit nachfolgend beschriebenen HindIII-verdauten PCR- Fragmenten ligiert. Die korrektorientierten Vektoren p64zb und p67zb wurden isoliert. The vectors pBD64 and pBD67 were with the restriction endonuclease HindIII partially hydrolyzed, the free DNA ends filled with the enzyme Klenow fragment and religious. The plasmids with a HindIII site in the multiple cloning site were isolated and hydrolyzed again with HindIII. The linearized fragments were dephosphorylated and with Hind III digested PCR Fragments ligated. The corrective vectors p64zb and p67zb were isolated.
Das PCR-Fragment zur Insertion in den Vektor pBD64 wurde von dem selbigen Plasmid mit den Oligonukleotiden 5'-attaagcttcggtatgataggaagag-3' und 5'-tggaagcttgggagaccccaagg-3' amplifiziert. Unter Nutzung der Oligonukleotide 5'-tgtaagcttcgtacgggagagttagtcatccgac-3' und 5'-aagaagcttaagggaggtgtcctgttccac-3' wurde vom Plasmid pBD67 das PCR-Fragment zur Insertion in den Vektor pBD67 synthetisiert.The PCR fragment for insertion into the vector pBD64 was extracted from the same Plasmid with the oligonucleotides 5'-attaagcttcggtatgataggaagag-3 'and 5'-tggaagcttgggagaccccaagg-3 'amplified. Using the oligonucleotides 5'-tgtaagcttcgtacgggagagttagtcatccgac-3 'and 5'-aagaagcttaagggaggtgtcctgttccac-3' was the plasmid pBD67 the PCR fragment for insertion into the vector pBD67 synthesized.
Durch Insertion von Expressionskassetten in die Multiple cloning site muß der dritte Not1-Ort (Plasmid p67zb) bzw. SacII-Ort (Plasmid p64zb) eliminiert werden, da durch Hydrolyse mit den jeweiligen Enzymen die Abtrennung der E. coli-haltigen DNA erfolgt.By inserting expression cassettes into the multiple cloning site, the third Not1 site (plasmid p67zb) or SacII site (plasmid p64zb) can be eliminated as by Hydrolysis with the respective enzymes takes place the separation of the E. coli-containing DNA.
Zur integrativen Transformation in Y. lipolytica wurden kompetente Zellen erzeugt und mit linearisierter Plasmid-DNA (0,2-1 µg) und Carrier-DNA (2-5 µg) transformiert. Dazu wurde das Plasmid p64IL43 mit dem Restriktionsenzym SacII und das Plasmid p67IL43 mit NotI vollständig verdaut (siehe Abb. 6). Die Ura⁺Transformanden wurden nach 4 bis 14 Tagen auf Agar-Selektionsmedium erhalten. Die dabei erreichte Transformationseffizienz lag zwischen 3 und 50 Transformanden pro µg Plasmid-DNA (Methoden nach Barth und Gaillardin 1996 The dimorphic fungus Yarrowia lipolytica. In Nonconventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 313-388).For the integrative transformation in Y. lipolytica, competent cells were generated and transformed with linearized plasmid DNA (0.2-1 µg) and carrier DNA (2-5 µg). For this purpose, the plasmid p64IL43 was completely digested with the restriction enzyme SacII and the plasmid p67IL43 with NotI (see FIG. 6). The Ura⁺ transformants were obtained after 4 to 14 days on agar selection medium. The transformation efficiency achieved was between 3 and 50 transformants per µg of plasmid DNA (methods according to Barth and Gaillardin 1996 The dimorphic fungus Yarrowia lipolytica. In Nonconventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 313-388).
Zur Bestimmung der Kopiezahl der ins Genom integrierten Expressionskassetten wurde die Total-DNA der untersuchten Transformanden isoliert und vollständig mit BamHI verdaut. Die so gewonnene DNA wurde gelelektrophoretisch in 0,8% Agarose aufgetrennt und auf Nylonmembran geblottet. Zur Southern-Hybridisierung wurde als Sonde 32P-radioaktivmarkierte DNA des bekannten ICL1-Introns aus Y. lipolytica eingesetzt. Die Verteilung der Radioaktivität und deren Intensität wurde mittels Phosphorimager "Storm" (MD) analysiert. Die Kopiezahl wurde aus dem Verhältnis der Intensität der 3833 bp Bande (integrierte lacZ-Expressionskassette) und der 2281 bp-Bande (chromosomales homologes ICL1-Gen) ermittelt. Die ermittelten Kopiezahlen lagen zwischen 4 und 38 Kopien pro Zelle (Abb. 10). Die durchschnittliche Kopiezahl liegt bei 10 bis 14 Kopien pro Zelle. Transformanden mit geringerer Kopiezahl wuchsen langsamer als der Wildtyp. Transformanden mit durchschnittlicher oder höherer Kopiezahl wuchsen vergleichbar schnell zum Wildtyp.To determine the number of copies of the expression cassettes integrated into the genome, the total DNA of the transformants examined was isolated and completely digested with BamHI. The DNA obtained in this way was separated by gel electrophoresis in 0.8% agarose and blotted on a nylon membrane. For Southern hybridization, 32 P-radioactively labeled DNA of the known ICL1 intron from Y. lipolytica was used as the probe. The distribution of the radioactivity and its intensity was analyzed by means of the phosphorimager "Storm" (MD). The copy number was determined from the ratio of the intensity of the 3833 bp band (integrated lacZ expression cassette) and the 2281 bp band (chromosomal homologous ICL1 gene). The number of copies found was between 4 and 38 copies per cell ( Fig. 10). The average number of copies is 10 to 14 copies per cell. Transformants with a lower copy number grew more slowly than the wild type. Transformants with average or higher number of copies grew comparatively quickly to the wild type.
Zur Bestimmung der Expression der β-Galactosidase unter Kontrolle des induzierbaren ICL1-Promotors wurden die Transformanden auf Selektionsmedium mit Glucose für 28 h bei 28°C vorkultiviert und nach zweimaligem Waschen mit Medium ohne C-Quelle auf Selektionsmedium mit Ethanol zur Bildung der β-Galactosidase umgesetzt. Die optische Dichte (OD600) zum Start der Induktion lag bei 0,7-1. Zur Bestimmung der spezifischen β-Galactosidase-Aktivität wurden alle 30 Minuten über 13 Stunden Proben entnommen (Reynolds und Lundblad 1994 In: Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al. /Eds/ J Wiley, New York, Vol 2, Unit 13.6.1). Als Vergleich wurde die Expression der β-Galactosidase mit dem low-copy Expressionssystem pIL43 (Juretzek et al. 1995 D195 25 282 A1) im Stamm PO1d bestimmt (Abb. 11).To determine the expression of the β-galactosidase under control of the inducible ICL1 promoter, the transformants were precultivated on selection medium with glucose for 28 h at 28 ° C. and after washing twice with medium without a C source on selection medium with ethanol to form the β-galactosidase implemented. The optical density (OD 600 ) at the start of induction was 0.7-1. Samples were taken every 30 minutes for 13 hours to determine the specific β-galactosidase activity (Reynolds and Lundblad 1994 In: Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al. / Eds / J Wiley, New York, Vol 2, Unit 13.6. 1). As a comparison, the expression of the β-galactosidase was determined with the low-copy expression system pIL43 (Juretzek et al. 1995 D195 25 282 A1) in the strain PO1d ( Fig. 11).
Zur Ermittlung der Stabilität wurden Transformanden in nichtselektivem Vollmedium (YPD), in Minimalmedium YNB mit Uracil und Glucose sowie in Minimalmedium mit Uracil und Ethanol über 20 Generationen kultiviert. Die Kopiezahlen wurden wie unter Punkt 5 bestimmt. Die getesteten Transformanden trugen nach 20 Generationen vergleichbar viele Kopien wie die Ausgangstransformanden. Transformanden mit 10 bis 14 Kopien pro Zelle wachsen normal und die Kopiezahlen sind in der Zellpopulation stabil.To determine the stability, transformants were in non-selective full medium (YPD), in minimal medium YNB with uracil and glucose and in minimal medium with Uracil and ethanol cultivated over 20 generations. The copy numbers were as below Point 5 determines. The transformants tested bore after 20 generations as many copies as the original transformants. Transformants with 10 up to 14 copies per cell grow normally and the number of copies is in the Cell population stable.
Zur Bestimmung der spezifischen Aktivität von heterolog exprimiertem Cytochrom P45017α in Y. lipolytica oder in S. cerevisiae wurden die Zellen im Schüttelkolben in Minimalmedium (M) mit induzierenden und nicht induzierenden C-Quellen kultiviert. Zum Zeitpunkt des Startes der Hauptkultur und alle 3 h über 25 h wurden Proben entnommen und die OD600 durch Zugabe des entsprechenden Mediums auf eine OD600 von 2 bis 4 eingestellt. Zu 1 ml dieser Verdünnung wurden 100 nmol 3H-Progesteron (gelöst in Ethanol) zugesetzt und die Kulturen für 30 min bzw. 60 min bei 28°C, 240 U/min im Schüttelinkubator kultiviert. Der Ansatz wurde mit 2 ml Dichlormethan extrahiert und die organische Phase gewonnen, eingedampft und in 100 µl Chloroform/ Essigsäureethylester (3 : 1, Laufmittel) aufgenommen. Die Proben wurden dünnschichtchromatographisch auf Kieselgelplatten aufgetrennt und die Verteilung der Radioaktivität bestimmt. Die Ergebnisse sind in Abb. 12 und Abb. 14 dargestellt.To determine the specific activity of heterologously expressed cytochrome P45017α in Y. lipolytica or in S. cerevisiae, the cells were cultured in the shake flask in minimal medium (M) with inducing and non-inducing C sources. At the time of starting the main culture and every 3 hours for 25 hours, samples were taken and the OD 600 was adjusted to an OD 600 of 2 to 4 by adding the appropriate medium. 100 nmol of 3 H-progesterone (dissolved in ethanol) were added to 1 ml of this dilution and the cultures were cultured in a shaking incubator at 28 ° C. and 240 rpm for 30 min and 60 min, respectively. The mixture was extracted with 2 ml of dichloromethane and the organic phase was recovered, evaporated and taken up in 100 μl of chloroform / ethyl acetate (3: 1, eluent). The samples were separated by thin layer chromatography on silica gel plates and the distribution of radioactivity was determined. The results are shown in Fig. 12 and Fig. 14.
Der diploide Stamm A15T4 wurde durch Kreuzung der Stämme A1-5 und T4 erzeugt (Diploidisierung nach Barth und Gaillardin 1996) The dimorphic fungus Yarrowia lipolytica. In: Nonconventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 313-388).The diploid strain A15T4 was generated by crossing strains A1-5 and T4 (Diploidization according to Barth and Gaillardin 1996) The dimorphic fungus Yarrowia lipolytica. In: Nonconventional Yeasts in Biotechnology, Wolf K, ed, Springer Verlag, Heidelberg, pp 313-388).
Dieser Stamm wurde zur Umsetzung von Progesteron zu 17α-Hydroxprogesteron im 1-Liter-Bioreaktor eingesetzt (Abb. 15).This strain was used to convert progesterone to 17α-hydroxprogesterone in a 1 liter bioreactor ( Fig. 15).
Minimalmedium (M) für die Kultivierung von Y. lipolytica im Fermenter (Scheller U et al. Methods in Enzymology 272: 65-75 1996).Minimal medium (M) for the cultivation of Y. lipolytica in the fermenter (Scheller U et al. Methods in Enzymology 272: 65-75 1996).
Volumen 1 LiterArbeitsvolumen
Temperatur: 28°C
Rührung: 750-1000 U/min
pH-Wert: 4,60, Regelung durch Zugabe von ca. 2M NaOH
Belüftung: 1-2 vvm zur Gewährleistung von 30-100% O2 Volume 1 liter working volume
Temperature: 28 ° C
Stirring: 750-1000 rpm
pH value: 4.60, regulation by adding approx. 2M NaOH
Ventilation: 1-2 vvm to ensure 30-100% O 2
-Sättigung
Antischaum: Antifoam 289 (SIGMA A5551) -Saturation
Antifoam: Antifoam 289 (SIGMA A5551)
1 Liter-Hauptkultur im Fermenter
1 liter main culture in the fermenter
- 1. Vorkultur - 10 ml M (1% Glucose)1st preculture - 10 ml M (1% glucose)
-
2. Vorkultur - 100 ml M (1% Glucose)
Start der Hauptkultur2nd preculture - 100 ml M (1% glucose)
Start of the main culture
- 1) 900 ml M (0,2% Glucose) - Start mit 100 ml 2. Vorkultur Start-OD600 ca. 1-1,51) 900 ml M (0.2% glucose) - start with 100 ml 2nd preculture start OD 600 approx. 1-1.5
- 2) Wachstum auf Glucose bis zum Glucoseverbrauch (nach ca. 6-8 h), bei OD600 von ca. 5 angezeigt durch Stop der Säuerung bzw. leichten pH- Anstieg)2) Growth on glucose up to glucose consumption (after approx. 6-8 h), at OD 600 of approx. 5 indicated by the stop of acidification or a slight increase in pH)
- 3) Zugabe von 1% Hexadecan (autoklaviert)3) Add 1% hexadecane (autoclaved)
- 4) Beginn Verwertung von Hexadecan nach ca. 1-2 h Zugabe von 0,05% Progesteron mit 1% DMF (0,5g Progesteron in 10 ml DMF)4) Start recycling hexadecane after adding 1-2 hours 0.05% progesterone with 1% DMF (0.5g progesterone in 10 ml DMF)
- 5) 2 ml Probennahme vor (Blindwert), sofort nach Progesterongabe und alle 2-3 h während der Kultivierung Extraktion mit 4 ml Dichlormethan (oder Isobutylmethylketon) und Analyse5) 2 ml sampling before (blank value), immediately after progesterone administration and every 2-3 hours during the cultivation, extraction with 4 ml Dichloromethane (or isobutyl methyl ketone) and analysis
- 6) Nach ca. 14 h Zugabe von weiteren 3% Hexadecan,6) after about 14 h addition of a further 3% hexadecane,
- 1) 900 ml M (1% Hexadecan)-Start mit 100 ml 2. Vorkultur Start-OD600 ca. 1-1,51) 900 ml M (1% hexadecane) start with 100 ml 2nd preculture start OD 600 approx. 1-1.5
- 2) Nach 14h Zugabe von 0,05% Progesteron mit 1% Dichlormethan (0,5 g Progesteron in 10 ml Dichlormethan)2) After 14 h addition of 0.05% progesterone with 1% dichloromethane (0.5 g progesterone in 10 ml dichloromethane)
- 3) weiter wie Variante A Punkt 53) continue like variant A point 5
Biomasse (OD600 Biomass (OD 600
)
Progesteron-Umsetzung durch 2 ml Probennahme,
sofortige Extraktion mit 4 ml Dichlormethan
bzw. Isobutylmethylketon
Analyse durch TLC, GC oder HPLC.)
Progesterone conversion by 2 ml sampling, immediate extraction with 4 ml dichloromethane or isobutyl methyl ketone
Analysis by TLC, GC or HPLC.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. The invention is illustrated below with reference to the figures Embodiments explained further.
0,5 µg chromosomale DNA wurden mit dem Restriktionsenzym EcoRI verdaut und gelelektrophoretisch aufgetrennt. Zur Detektion wurden die ZETA-Sequenz (A) aus dem Plasmid p67ICLpro bzw. rDNA (G-Unit)-Sequenz (B) aus dem Plasmid p64ICLpro als Fluorescein-markierte Sonden eingesetzt. Auftragung: 1 λ-DNA EcoRI/HindIII 2 H222, 3 B512-3, 4 B204-12A-213, 5 B204-12C, 6 PO1d, 7 E150, 8 E1290.5 µg of chromosomal DNA was digested with the restriction enzyme EcoRI and separated by gel electrophoresis. The ZETA sequence (A) was used for detection the plasmid p67ICLpro or rDNA (G-Unit) sequence (B) from the plasmid p64ICLpro used as fluorescein-labeled probes. Application: 1 λ DNA EcoRI / HindIII 2 H222, 3 B512-3, 4 B204-12A-213, 5 B204-12C, 6 PO1d, 7 E150, 8 E129
Das Plasmid pINA1067 enthält das im Promotorbereich stark verkürzte URA3d4 Gen als Selektionsmarker für die multi-copy Integration, die Sequenz des ZETA-Elements des LTR (long terminal repeat) aus dem Retrotransposon Ylt1 von Y. lipolytica als Zielort für die Integration und den Promotor und Terminator des XPR2 Gens der alkalische Protease von Y. lipolytica. Das Plasmid pINA1064 enthält neben dem URA3d4 Gen und dem Promotor und Terminator des XPR2 Gens ein Fragment aus dem rDNA Gen (G-Einheit) von Y. lipolytica für die Integration ins Genom. Beide Plasmide wurden von Dr. J.-M. Nicaud (INRA-CNRS, Thiveral-Grignon, Frankreich) erhalten.The plasmid pINA1067 contains the URA3d4 gene, which is greatly shortened in the promoter region as a selection marker for multi-copy integration, the sequence of the ZETA element of the LTR (long terminal repeat) from the retrotransposon Ylt1 from Y. lipolytica as Destination for the integration and promoter and terminator of the XPR2 gene alkaline protease from Y. lipolytica. The plasmid pINA1064 contains in addition to the URA3d4 gene and the promoter and terminator of the XPR2 gene from a fragment the rDNA gene (G unit) from Y. lipolytica for integration into the genome. Both Plasmids were developed by Dr. J.-M. Nicaud (INRA-CNRS, Thiveral-Grignon, France) receive.
Die Plasmide basieren auf dem E. coli Vektor pUCBM21. Sie tragen das im Promotor
defekte URA3d4 Gen als multi-copy Selektionsmarker. Das Plasmid pBD64 ist für die
Integration in die rDNA (G-Unit) geeignet, das Plasmid pBD67 kann zur Integration in
das LTR-Element ZETA (long terminal repeat) des Retrotransposons Ylt1 genutzt
werden.
rDNA = rDNA-Fragment von Y. lipolytica G-Einheit, URA3d4 = defektives URA3 Gen
von Y. lipolytica, ampR = Ampicillin Resistenzgen, ZETA = LTR (long terminal repeat)
des Retrotransposons Ylt1.
The plasmids are based on the E. coli vector pUCBM21. They carry the URA3d4 gene, which is defective in the promoter, as a multi-copy selection marker. The plasmid pBD64 is suitable for integration into the rDNA (G unit), the plasmid pBD67 can be used for integration into the LTR element ZETA (long terminal repeat) of the retrotransposon Ylt1.
rDNA = rDNA fragment from Y. lipolytica G unit, URA3d4 = defective URA3 gene from Y. lipolytica, amp R = ampicillin resistance gene, ZETA = LTR (long terminal repeat) of the retrotransposon Ylt1.
Vektor basiert auf dem Plasmid pBD67 (Abb. 3) und trägt zusätzlich ein verkürztes ZETA-Element. Nach Verdau mit der Restriktionsendonuklease Not1 kann die DNA mit Ursprung aus dem Bakterium E. coli abgetrennt werden. URA3d4 = Selektionsmarker ZETA = LTR des Retrotransposon YIt1 aus Yarrowia lipolytica. ZETA' = Teil des LTR des Retrotransposons Ylt1 aus Yarrowia lipolytica. ampR = Ampicillin-Resistenzgen.Vector is based on the plasmid pBD67 ( Fig. 3) and additionally carries a shortened ZETA element. After digestion with the restriction endonuclease Not1, the DNA originating from the bacterium E. coli can be separated. URA3d4 = selection marker ZETA = LTR of the retrotransposon YIt1 from Yarrowia lipolytica. ZETA '= part of the LTR of the retrotransposon Ylt1 from Yarrowia lipolytica. amp R = ampicillin resistance gene.
Das Plasmid p64ICLpro enthält das rDNA-Fragment und das URA3d4 Gen aus pINA1064 und den ICL1-Promotor. Der SacII-Ort in der rDNA kann zur Linearisierung des Plasmides für eine integrative Transformation in das rDNA-Cluster (G-Einheit) genutzt werden. Das Plasmid p67ICLpro enthält das ZETA Element und das UHA3d4 Gen aus dem Plasmid pINA1067 und den ICL1-Promotor. Der Not/-Ort kann zum Öffnen des Plasmides für die anschließende Integration in die ZETA-Elemente des LTR (long terminal repeat des Retrotransposons Ylt1) des Wirtsgenoms genutzt werden. Heterologe Gene (lacZ oder CYP17) können nach Fusion mit dem ICL1- Terminator leicht in diese Plasmide eingefügt werden. Dadurch werden komplette Expressionskassetten in den abgeleiteten Plasmiden geschaffen (vgl. Abb. 5 und Abb. 6, Erläuterungen der Abkürzungen vgl. auch Abb. 3).The plasmid p64ICLpro contains the rDNA fragment and the URA3d4 gene from pINA1064 and the ICL1 promoter. The SacII site in the rDNA can be used to linearize the plasmid for an integrative transformation into the rDNA cluster (G unit). The plasmid p67ICLpro contains the ZETA element and the UHA3d4 gene from the plasmid pINA1067 and the ICL1 promoter. The emergency / location can be used to open the plasmid for subsequent integration into the ZETA elements of the LTR (long terminal repeat of the retrotransposon Ylt1) of the host genome. Heterologous genes (lacZ or CYP17) can easily be inserted into these plasmids after fusion with the ICL1 terminator. This creates complete expression cassettes in the derived plasmids (see Fig. 5 and Fig. 6, explanations of the abbreviations see also Fig. 3).
Die Vektoren basieren auf den Plasmiden pBD64 und pBD67 (vgl. Abb. 3) und tragen
die Expressionskassette für das lacZ Gen unter der Kontrolle des ICL1-Promotors und
Terminators.
rDNA = rDNA-Fragment von Y. lipolytica G-Einheit, URA3d4 = defektives URA3 Gen,
ampR = Ampicillin Resistenzgen, ICLpro = 1CL1-Promotor, ICLI = ICL1-Intron, ICLt =
ICL1-Terminator, ZETA = LTR ZETA (long terminal repeat) des Retrotransposons YIt1
von Y. lipolytica.
The vectors are based on the plasmids pBD64 and pBD67 (see FIG. 3) and carry the expression cassette for the lacZ gene under the control of the ICL1 promoter and terminator.
rDNA = rDNA fragment from Y. lipolytica G unit, URA3d4 = defective URA3 gene, amp R = ampicillin resistance gene, ICLpro = 1CL1 promoter, ICLI = ICL1 intron, ICLt = ICL1 terminator, ZETA = LTR ZETA (long terminal repeat) of the retrotransposon YIt1 from Y. lipolytica.
Die Vektoren basieren auf den Plasmiden pBD64 und pBD67 (vgl. Abb. 3) und tragen die Expressionskassette für CYP17 P450 Gen unter der Kontrolle des ICL1-Promotors und Terminators. Erläuterungen der Abkürzungen vgl. Abb. 6.The vectors are based on the plasmids pBD64 and pBD67 (see FIG. 3) and carry the expression cassette for the CYP17 P450 gene under the control of the ICL1 promoter and terminator. Explanations of the abbreviations see Fig. 6.
Zellen wurden mit 200 mg linearisierter Plasmid-DNA und 5,0 µg Carrier-DNA transformiert. Die Transformanden wurden nach 3-14 Tagen beobachtet.Cells were linearized with 200 mg plasmid DNA and 5.0 µg carrier DNA transformed. The transformants were observed after 3-14 days.
Der Vektor YEp5117α wurde durch Dr. W.-H. Schunck (MDG Berlin-Buch) zur Verfügung gestellt. Für die Herstellung des Vektors YEp5117α wurde die cDNA für das CYP17 aus dem Plasmid pCMV17α in mehreren Schritten in den high-copy Hefe- Shuttle-Vektor YEp51 (LEU2, 2 µ ARS, Kopiezahlen von 50-100) kloniert. Der Vektor YEp5117α erlaubt die durch Galactose induzierbare Expression des P45017α in der Hefe S. cerevisiae unter Kontrolle des GAL10-Promotors. Die cDNA für das CYP17 wurde aus dem Plasmid pCMV17α (J Biol Chem 266: 5898-5904, 1991) gewonnen und kodiert für das Cytochrom P45017α der Nebenniere des Rindes. Dieses Plasmid wurde freundlicherweise von Prof. M. Waterman (Vanderbilt Universität Nashville) zur Verfügung gestellt. Das Plasmid pIC17α basiert auf dem autonom replizierenden low copy Vektor pINA237 (ARS18/CEN, gewährleistet 1-3 Kopien pro Zelle) für Y. lipolytica und enthält eine Expressionskassette für das Cytochrom P45017α (CYP17) unter der Kontrolle des ICL1-Promotors (ICLp/ICLi/CYP17/ICLt). Die cDNA CYP17, codierend für das Cytochrom P45017α des Rindes, wurde in mehreren Schritten in den low-copy Vektor pYLI131D für Y. lipolytica anstelle des ICL1 Strukturgens eingesetzt. Dazu wurde die cDNA mit Hilfe der rekombinanten PCR direkt am T360G361 des 3'-Endes des Introns im ICL1-Promotor fusioniert. Das resultierende Plasmid pIC17α erlaubt die Expression des P45017α unter Kontrolle des regulierten /CL1-Promotors nach korrektem Spleißen des Introns und der Neuformierung des Translationsstarts A1U360G361.The vector YEp5117α was developed by Dr. W.-H. Schunck (MDG Berlin-Buch) provided. For the production of the vector YEp5117α, the cDNA for the CYP17 from the plasmid pCMV17α was cloned in several steps into the high-copy yeast shuttle vector YEp51 (LEU2, 2 μ ARS, copy numbers from 50-100). The vector YEp5117α allows galactose-inducible expression of P45017α in the yeast S. cerevisiae under the control of the GAL10 promoter. The cDNA for the CYP17 was obtained from the plasmid pCMV17α (J Biol Chem 266: 5898-5904, 1991) and codes for the cytochrome P45017α of the bovine adrenal gland. This plasmid was kindly provided by Prof. M. Waterman (Vanderbilt University Nashville). The plasmid pIC17α is based on the autonomously replicating low copy vector pINA237 (ARS18 / CEN, ensures 1-3 copies per cell) for Y. lipolytica and contains an expression cassette for the cytochrome P45017α (CYP17) under the control of the ICL1 promoter (ICLp / ICLi / CYP17 / ICLt). The cDNA CYP17, coding for the cytochrome P45017α of the bovine, was used in several steps in the low-copy vector pYLI131D for Y. lipolytica instead of the ICL1 structural gene. For this purpose, the cDNA was fused with the aid of recombinant PCR directly at the T 360 G 361 of the 3 'end of the intron in the ICL1 promoter. The resulting plasmid pIC17α allows expression of the P45017α under the control of the regulated / CL1 promoter after correct splicing of the intron and reforming of the translation start A 1 U 360 G 361 .
Ausgewählte Transformanden mit dem integrativen Plasmid p64IL43 (vgl. Abb. 6) wurden in YNB/Glucose Medium kultiviert. Die Kopiezahl wurde durch Southern Blot Hybridisierung mit dem 32P-markierten ICL1-Intron als Sonde bestimmt. Die Kopiezahl wurde aus dem Verhältnis der Bandenintensität bei 3.8 kb (lacZ Kassette) und 2.2 kb (ICL1 als eine Kopie pro Genom) kalkuliert. Als Vergleich diente eine Transformande mit dem autonom replizierenden ARS/CEN Plasmid pIL43.Selected transformants with the integrative plasmid p64IL43 (see Fig. 6) were cultivated in YNB / glucose medium. The copy number was determined by Southern blot hybridization with the 32 P-labeled ICL1 intron as a probe. The copy number was calculated from the ratio of the band intensity at 3.8 kb (lacZ cassette) and 2.2 kb (ICL1 as one copy per genome). A transformant with the autonomously replicating ARS / CEN plasmid pIL43 served as a comparison.
Dargestellt ist ein Vergleich der maximalen spezifischen β-Galactosidase-Aktivitäten nach 10 bis 12 h Kultivierung im Minimalmedium mit 1% Ethanol als induzierender C- Quelle. Die β-Galactosidase-Aktivität wurde als Miller Units bestimmt. Die Kopiezahl der Expressionskassette wurde in jeder Transformande mit Zellen der Glucose- Vorkultur bestimmt (vgl. Abb. 10).A comparison of the maximum specific β-galactosidase activities after 10 to 12 h of cultivation in minimal medium with 1% ethanol as the inducing C source is shown. The β-galactosidase activity was determined as Miller units. The copy number of the expression cassette was determined in each transformant with cells from the glucose preculture (cf. FIG. 10).
- (A) Dünnschichtchromatographische Analyse der Umsetzung von 3H-markiertem Progesteron (P, 100 nmol in 1 ml Versuchsansatz) durch intakte Zellen (1 × 108 Zellen/ml) bei der Inkubation von auf Hexadecan kultivierten Transformanden des Stammes Y. lipolytica B204-12A-213 mit dem Plasmid pIC17α und pINA237 (als Negativkontrolle). Der Reaktionsansatz wurde mit 2 ml Dichlormethan extrahiert, bis zur Trockne eingedampft, in jeweils 100 µ1 Laufmittel (Chloroform/ Essigsäureethylester 3 : 1) gelöst und dünnschichtchromatographisch aufgetrennt. Die Verteilung der Radioaktivität wurde mit einem Bertholdt-Radioscanner bestimmt. Die Laufstrecke für das Hauptprodukt war identisch mit dem des 17α-Hydroxy- Progesterons (17ºHP).(A) Thin-layer chromatographic analysis of the conversion of 3 H-labeled progesterone (P, 100 nmol in 1 ml test batch) by intact cells (1 × 10 8 cells / ml) during the incubation of transformants of the strain Y. lipolytica B204- cultured on hexadecane. 12A-213 with the plasmid pIC17α and pINA237 (as a negative control). The reaction mixture was extracted with 2 ml of dichloromethane, evaporated to dryness, dissolved in 100 μl mobile phase (chloroform / ethyl acetate 3: 1) and separated by thin layer chromatography. The distribution of radioactivity was determined using a Bertholdt radio scanner. The running distance for the main product was identical to that of the 17α-hydroxy progesterone (17 ° HP).
- (B) Cytochrom P45017α katalysierte Umwandlung von Progesteron (P) in das Produkt 17α-Hydroxy-Progesteron (17αHP).(B) Cytochrome P45017α catalyzed conversion of progesterone (P) into the product 17α-hydroxy-progesterone (17αHP).
Maximalwerte des spektral mit Hilfe des CO-Differenzspektrums bestimmbaren P450 Gehaltes in der multi-copy Transformande T4 von Y. lipolytica PO1d (Integration von 8-10 Kopien der Expressionskassette mit Hilfe des Plasmides p67IC17α Expression unter Kontrolle des ICL1-Promotors) bei Kultivierung auf 1% Ethanol im Minimalmedium. Als Vergleich sind Werte aufgeführt, die mit dem autonom replizierenden high-copy Plasmid YEp5117α (ca. 50 Kopien pro Zelle) im Stamm S. cerevisiae GRF18 bei Kultivierung auf Galactose (Expression unter Kontrolle des GAL10-Promotors) erzielt wurden.Maximum values of the spectrally determinable P450 with the help of the CO difference spectrum Content in the multi-copy Transformande T4 from Y. lipolytica PO1d (integration of 8-10 copies of the expression cassette using the plasmid p67IC17α expression under control of the ICL1 promoter) when cultivated on 1% ethanol in Minimal medium. As a comparison, values are listed that match the autonomous replicating high-copy plasmid YEp5117α (approx. 50 copies per cell) in the strain S. cerevisiae GRF18 when cultivated on galactose (expression under control of the GAL10 promoters) were achieved.
Vorkultur auf 1% Glucose, Kultur in 1 L Bioreaktor auf 1% C16. Nach 14 h Kultivierung Zugabe von 0.5 g Progesteron in 10 ml Dimethylformamid (DMF) und Zugabe von 2% C16.Pre-culture on 1% glucose, culture in 1 L bioreactor on 1% C16. After 14 hours of cultivation Add 0.5 g progesterone in 10 ml dimethylformamide (DMF) and add 2% C16.
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