DE19953478A1 - Genetically modified yeast lacking endogenous potassium transport activity, useful for identifying e.g. antiarrhythmic agents, includes a functional human potassium channel - Google Patents

Genetically modified yeast lacking endogenous potassium transport activity, useful for identifying e.g. antiarrhythmic agents, includes a functional human potassium channel

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Abstract

Genetically modified Saccharomyces cerevisiae (A) in which (i) the endogenous potassium-translocation systems (TRK1, TRK2 and TOK1) are specifically deleted and (ii) the human erg potassium ion channel (HERG) is stably integrated and expressed, is new. Independent claims are also included for the following: S. cerevisiae mutants with defects in potassium uptake as a result of mutation of the TRK1/2 and TOK1 genes, by introducing one or more selection markers (for auxotrophy or resistance); (1) stably integrating human potassium ion channel genes for expression in the genome of a S. cerevisiae host that lacks functional TRK1/2 and TOK1; and (2) identifying specific modulators of HERG.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Saccharomyces-cerevisiae-Hefewirtsstamm, in dem die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG) Gen stabil in das Hefegenom integriert und exprimiert ist.The invention relates to a Saccharomyces cerevisiae yeast host strain in which the Nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG) gene stable in the Yeast genome is integrated and expressed.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Saccharomyces-cerevisiae- Hefewirtsstamm, in dem alle identifizierten Kaliumtranslokations-systeme spezifisch deletiert sind, das Verfahren zur stabilen Integration humaner heterologer Kaliumionen-Kanalproteine in diesem Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamm sowie ein Verfahren zur Detektion spezifischer Modulatoren des HERG Kaliumionen-Kanals, einschließlich:
Another object of the invention is a Saccharomyces cerevisiae yeast host strain in which all identified potassium translocation systems have been specifically deleted, the method for the stable integration of human heterologous potassium ion channel proteins in this Saccharomyces cerevisiae yeast host strain and a method for the detection of specific modulators of the HERG potassium ion Channel, including:

  • a) die Behandlung des Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamms, indem die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG) Gen stabil in das Hefegenom integriert und exprimiert ist, aber nicht die der Hefe Saccharomyces cerevisiae eigenen TRK1, TRK2 oder TOK1 Kaliumtranslokations-Systeme exprimiert sind, mit Testsubstanzen,a) the treatment of the Saccharomyces cerevisiae yeast host strain by the Nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG) gene stable in the Yeast genome is integrated and expressed, but not that of the yeast Saccharomyces cerevisiae own TRK1, TRK2 or TOK1 potassium translocation systems expressed are, with test substances,
  • b) Wachstumsbestimmungen in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz,b) growth determinations in the presence or after application of a test substance,
  • c) Messungen des Anstiegs oder der Abnahme des Kaliumtransportes dieses Stammes in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz.c) measurements of the increase or decrease in the potassium transport of this strain in Presence or after application of a test substance.
Anwendungsgebietfield of use

Identifizierung von Modulatoren von humanen Kaliumionen-Kanalgenen bzw. deren Proteinprodukten, die in genetisch bedingten Krankheiten involviert sind. Der Hefewirtsstamm ist die Basis eines pharmakologischen Durchmusterungssystems natürlicher und/oder chemischer Bibliotheken mit hohem Wirkungsgrad zum industriellen Einsatz. Identification of modulators of human potassium ion channel genes or their Protein products that are involved in genetic diseases. The Yeast host strain is the basis of a pharmacological screening system more natural and / or chemical libraries with high efficiency for industrial use.  

Stand der TechnikState of the art

Zellen der Hefe Saccharomyces cerevisiae exprimieren ein durch die Gene TRK1 und TRK2 kodiertes zweifach-affines Kaliumaufnahmesystem, wie beschrieben in:
Cells of the yeast Saccharomyces cerevisiae express a double-affine potassium uptake system encoded by the genes TRK1 and TRK2, as described in:

  • - Rodriguez-Navarro & Ramos (1984). J. Bacteriol. 159: 940-945- Rodriguez-Navarro & Ramos (1984). J. Bacteriol. 159: 940-945
  • - Ko & Gaber (1991). Mol. Cell. Biol. 11: 4266-4273- Ko & Gaber (1991). Mol. Cell. Biol. 11: 4266-4273

und einen durch das TOK1 Gen kodierten auswärts-gerichteten spannungsabhängigen Kaliumionen-Kanal für Kalium Efflux, wie beschrieben in:
and an outbound voltage-gated potassium ion channel for potassium efflux encoded by the TOK1 gene, as described in:

  • - Ketchum, K.A., Joiner, W.J., Sellers, A.J., Kaczmarek, L.K. and Goldstein, S.A.N. (1995). Nature 376: 690-695.- Ketchum, K.A., Joiner, W.J., Sellers, A.J., Kaczmarek, L.K. and Goldstein, S.A.N. (1995). Nature 376: 690-695.

Dieses Protein ist der einzige spannungsabhängige Kaliumionen-Kanal in der Plasmamembran von S. cerevisiae.This protein is the only voltage-dependent potassium ion channel in the world Plasma membrane from S. cerevisiae.

S.-cerevisiae-Hefestämme, die Mutationen in den Kaliumtransportproteinen TRK1 und TRK2 beinhalten, zeigen Wachstumsdefekte auf Medien mit niedrigen Kaliumionenkonzentrationen. Im Vergleich zum S. cerevisiae Wildstamm bedürfen diese mutanten Hefestämme eines Zusatzes von 10 mM Kalium im Medium. Die Komplementation dieses Kaliumaufnahmedefektes durch die Anwendung von Expressionsklonierungs- Strategien führte zur Isolierung und Klonierung verschiedener Kaliumtransport-Proteine aus Pflanzen wie beschrieben in:
S. cerevisiae yeast strains that contain mutations in the potassium transport proteins TRK1 and TRK2 show growth defects on media with low potassium ion concentrations. Compared to the S. cerevisiae wild strain, these mutant yeast strains require an addition of 10 mM potassium in the medium. Complementing this potassium uptake defect through the use of expression cloning strategies led to the isolation and cloning of various potassium transport proteins from plants as described in:

  • - Anderson, J.A., Huprikar, S.S., Kochian, L.V., Lucas, W.J. and R.F. Gaber (1992). Proc. Natl. Acad. Science USA 89: 3736-3740;- Anderson, J.A., Huprikar, S.S., Kochian, L.V., Lucas, W.J. and R.F. Gaber (1992). Proc. Natl. Acad. Science USA 89: 3736-3740;
  • - Sentenac, H., Bonneaud, N., Minet, M., Lacroute, F., Salmon, J-M., Gaymard, F. and Grignon, C. (1992). Science 256: 663-665- Sentenac, H., Bonneaud, N., Minet, M., Lacroute, F., Salmon, J-M., Gaymard, F. and Grignon, C. (1992). Science 256: 663-665
  • - Schachtman, D.P. and Schroeder, J.I. (1994). Nature 370: 655-658- Schachtman, D.P. and Schroeder, J.I. (1994). Nature 370: 655-658

sowie eines einwärtsgleichrichtenden Kaliumionen-Kanals (gpIRK) aus Meerschweinchen wie beschrieben in:
as well as an inward rectifying potassium ion channel (gpIRK) from guinea pigs as described in:

  • - Tang, W., Ruknudin, A., Yang, W-P., Shaw, S.-Y., Knickerbocker, A. and Kurtz, S. (1995). Mol. Biol. Cell 6: 1231-1240.- Tang, W., Ruknudin, A., Yang, W-P., Shaw, S.-Y., Knickerbocker, A. and Kurtz, S. (1995). Mol. Biol. Cell 6: 1231-1240.

Saccharomyces cerevisiae Hefestämme, die Mutationen in den Kaliumtransportproteinen TRK1 und TRK2 beinhalten, verfügen jedoch noch über zusätzliche effektive Mechanismen zur Kaliumaufnahme, vermittelt durch den Kaliumionen-Kanal TOK1, wie kürzlich beschrieben wurde in:
However, Saccharomyces cerevisiae yeast strains that contain mutations in the potassium transport proteins TRK1 and TRK2 still have additional effective mechanisms for potassium uptake, mediated by the potassium ion channel TOK1, as recently described in:

  • - Fairman, C., Zhou, X. and Kung, C. (1999). J Membr. Biol. 168: 149-57.- Fairman, C., Zhou, X. and Kung, C. (1999). J Membr. Biol. 168: 149-57.

Damit sind Saccharomyces cerevisiae Stämme, die nur Mutationen in den Genen TRK1 und TRK2 für Kaliumtransport beinhalten, für biotechnologische Zwecke (heterologe Expression von Kaliumionen-Kanal-Proteinen) nicht geeignet. Eine Vielzahl der Kaliumtransport-defekten Mutanten sind außerdem durch einfache Mutationen in haploiden Laborstämmen erzeugt worden. Saccharomyces cerevisiae Wildtyp Stämme sind diploide Organismen mit zweifachem Chromosomensatz. Die modifizierten Allele in haploiden Stämmen sind somit genetisch nicht stabil. Die Nachteile zur Verwendung solcher mutanten Hefewirtsstämme sind insbesondere:
Thus, Saccharomyces cerevisiae strains that only contain mutations in the TRK1 and TRK2 genes for potassium transport are not suitable for biotechnological purposes (heterologous expression of potassium ion channel proteins). A large number of the mutants defective in potassium transport have also been generated by simple mutations in haploid laboratory strains. Saccharomyces cerevisiae wild-type strains are diploid organisms with a double set of chromosomes. The modified alleles in haploid strains are therefore not genetically stable. The disadvantages of using such mutant yeast host strains are in particular:

  • - kein definierter genetischer Hintergrund,- no defined genetic background,
  • - die phänotypische Selektion auf exprimierte heterologe Kaliumionen-Kanalgene ist unsicher, da- is the phenotypic selection for expressed heterologous potassium ion channel genes unsure there
  • - die Expression heterologer Kaliumionen-Kanalgene das Wachstum der mutanten Hefewirtsstämme nur minimal und unter bestimmten Bedingungen beeinflusst, und- The expression of heterologous potassium ion channel genes the growth of the mutants Yeast host strains only minimally and under certain conditions, and
  • - somit die Durchmusterung pharmakologisch wirksamer Substanzen auf heterolog exprimierte Kaliumionen-Kanäle erschwert ist.- thus the screening of pharmacologically active substances for heterologous expressed potassium ion channels is difficult.

Ionenkanäle sind Transmembranproteine, die selektiv den Fluß bestimmter Ionen durch Membranen vermitteln. Unter den bisher bekannten Ionenkanälen stellen Kaliumionen-Kanäle die zahlreichste und heterogenste Gruppe dar. Sowohl in erregbaren als auch in nicht- erregbaren Zellen sind sie für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials verantwortlich. Die durch Kaliumionen-Kanäle vermittelten Auswärtsströme sind die Grundlage sowohl der Form und Frequenz als auch der Repolarisierung von Aktionspotentialen in erregbarem Gewebe. Kaliumionen-Kanäle sind ubiquitäre Membranproteine mit einer erstaunlichen Vielfalt elektrischer Eigenschaften. So gibt es Kaliumionen-Kanäle, die schnell inaktivieren (A-Typ- Kanäle), und solche, die Einwärtsströme (KIR-Kanäle) vermitteln. Die Funktionsvielfalt der Kaliumionen-Kanäle spiegelt sich ebensosehr in der Unterschiedlichkeit ihrer Struktur wieder. "Klassische" spannungsabhängige Kaliumionen-Kanäle der sogenannten Kv-Familie bestehen aus vier Untereinheiten, wobei für jede Untereinheit sechs Transmembranregionen und eine porenbildende Domäne postuliert werden, KIR Ionenkanaluntereinheiten der einwärts­ gleichrichtenden Kaliumionen-Kanäle bestehen aus nur zwei Transmembran- und einer Porenregion. Erst kürzlich wurde mit dem S. cerevisiae TOK1 Kaliumionen-Kanal eine Gruppe von Kaliumionen-Kanälen gefunden, für die eine besonders unterschiedliche topologische Struktur durch duplizierte Porenregionen vorgeschlagen wurde, wie beschrieben in:
Ion channels are transmembrane proteins that selectively mediate the flow of certain ions through membranes. Among the ion channels known to date, potassium ion channels represent the most numerous and heterogeneous group. They are responsible for maintaining the resting potential in both excitable and non-excitable cells. The outward currents mediated by potassium ion channels are the basis of both the shape and frequency as well as the repolarization of action potentials in excitable tissue. Potassium ion channels are ubiquitous membrane proteins with an amazing variety of electrical properties. There are potassium ion channels that inactivate quickly (A-type channels) and those that transmit inward currents (K IR channels). The variety of functions of the potassium ion channels is just as much reflected in the diversity of their structure. "Classic" voltage-dependent potassium ion channels of the so-called Kv family consist of four subunits, with six transmembrane regions and a pore-forming domain being postulated for each subunit, K IR ion channel subunits of the inwardly rectifying potassium ion channels consist of only two transmembrane and one pore region. Only recently was the S. cerevisiae TOK1 potassium ion channel found, a group of potassium ion channels, for which a particularly different topological structure was suggested by duplicated pore regions, as described in:

  • - Ketchum, K.A., Joiner, W.J., Sehers, A.J., Kaczmarek, L.K. and Goldstein, S.A.N. (1995). Nature 376: 690-695.- Ketchum, K.A., Joiner, W.J., Sehers, A.J., Kaczmarek, L.K. and Goldstein, S.A.N. (1995). Nature 376: 690-695.

Während der letzten Jahre wurde in einer Reihe von Arbeiten eine wachsende Anzahl menschlicher Krankheiten als Resultat von Mutationen in für Kaliumionen-Kanäle kodierenden Genen gezeigt. So verursacht z. B. eine Punktmutation in Kv1.1 die Episodische Ataxie, wie beschrieben in:
In recent years, a number of papers have shown an increasing number of human diseases as a result of mutations in genes coding for potassium ion channels. So z. B. a point mutation in Kv1.1 episodic ataxia, as described in:

  • - Adelmann, J.P., Bond, C.T., Pessia, M. and Mylie, J. (1995). Neuron 15: 1449-1454- Adelmann, J.P., Bond, C.T., Pessia, M. and Mylie, J. (1995). Neuron 15: 1449-1454

Das LQT-Syndrom ist eine Krankheit, die die ventrikuläre Repolarisation betrifft. Eine verzögerte Repolarisation ventrikulärer Myocyten verursacht eine Verlängerung des QT- Intervalls im Elektrokardiogramm (EKG). Das LQT-Syndrom wird meist als autosomal dominante oder rezessive Krankheit vererbt. Wenn die ventrikulären Arrythmien zur Fibrillation degenerieren (Herzflimmern), kann plötzlicher Tod die Folge sein.LQT syndrome is a disease that affects ventricular repolarization. A delayed repolarization of ventricular myocytes causes QT prolongation Intervals in the electrocardiogram (EKG). The LQT syndrome is mostly called autosomal dominant or recessive disease inherited. When the ventricular arrhythmias are used Fibrillation degenerate (cardiac fibrillation), sudden death can result.

In diesem Zusammenhang ist die Rolle des humanen erg (human eag related gene, HERG) Kaliumionen-Kanals im Herzen von besonderem Interesse. In ventriculären Myocyten sind repolarisierende Kaliumströme, genannt "delayed rectifier", aktiv, die sich aus mehreren Komponenten zusammensetzen. Diese multiplen Komponenten werden anhand der Geschwindigkeit ihrer Aktivierung (schnell = rapid = IKr; langsam = slow = IKs) und ihrer unterschiedlichen Pharmakologie unterschieden. Die schnelle Komponente IKr wird durch Klasse-III-anti-arrythmische Agentien wie D-Solatol, Dofetilid und Clofilium blockiert. Die durch den HERG Kaliumionenkanal-Kanal vermittelten Ströme entsprechen der in isolierten Herzmuskelzellen gemessenen schnellen IKr Komponente des "delayed rectifier", wie beschrieben in:
In this context, the role of the human erg (human eag related gene, HERG) potassium ion channel in the heart is of particular interest. Repolarizing potassium currents, called "delayed rectifiers", are active in ventricular myocytes and are composed of several components. These multiple components are differentiated by the speed of their activation (fast = rapid = I Kr ; slow = slow = I Ks ) and their different pharmacology. The fast component I Kr is blocked by class III anti-arrhythmic agents such as D-Solatol, Dofetilid and Clofilium. The currents mediated by the HERG potassium ion channel correspond to the fast I Kr component of the "delayed rectifier" measured in isolated heart muscle cells, as described in:

  • - Lees-Miller, J.P., Kondo, C., and Wang, L. (1997). Circ. Res. 81: 719-723- Lees-Miller, J.P., Kondo, C., and Wang, L. (1997). Circ. Res. 81: 719-723

HERG vermittelte Kaliumionenströme tragen zur Verkürzung der Aktionspotentiale bei schnellerer Herzschlagrate bei. Mutationen in HERG verursachen eine erbliche Form der polymorphen ventrikulären Arrhythmie (torsades des pointes), auch bekannt als LQT2- Syndrom, wie beschrieben in:
HERG-mediated potassium ion currents contribute to the shortening of the action potential with a faster heartbeat rate. Mutations in HERG cause an inherited form of polymorphic ventricular arrhythmia (torsades des pointes), also known as LQT2 syndrome, as described in:

  • - Sanguinetti, M.C., Jiang, C., Curran, M.E., and Keating, M.T. (1995).Cell 81: 299-307- Sanguinetti, M.C., Jiang, C., Curran, M.E., and Keating, M.T. (1995) Cell 81: 299-307
  • - Curran, M.E., Splaski, L, Timothy, K.W., Vincent, G.M., Green, E.D. and Keating, M.T. (1995). Cell 80: 795-803 - Curran, M.E., Splaski, L, Timothy, K.W., Vincent, G.M., Green, E.D. and keating, M.T. (1995). Cell 80: 795-803  
  • - Keating, M.T. and Sanguinetti, M.C. (1996). Science 272: 681-685- Keating, M.T. and Sanguinetti, M.C. (1996). Science 272: 681-685

Ein weiteres Syndrom (LQT 1) wird durch einen Defekt im Kv-LQT-1-Gen bedingt, wie beschrieben in:
Another syndrome (LQT 1) is caused by a defect in the Kv-LQT-1 gene, as described in:

  • - Wang, Q., M.E. Curran, I. Splawski, T.C. Burn, J. M. Millholland, T.J. VanRaay, J. Shen, K.W. Timothy, G.M. Vincent, T. de Jager, P.J. Schwartz, J.A. Toubin, A.J. Moss, D.L. Atkinson, G.M. Landes, T.D. Connors & M.T. Keating (1996). Nat Genet 12: 17-23- Wang, Q., M.E. Curran, I. Splawski, T.C. Burn, J.M. Millholland, T.J. VanRaay, J. Shen, K.W. Timothy, G.M. Vincent, T. de Jager, P.J. Schwartz, J.A. Toubin, A.J. Moss, D.L. Atkinson, G.M. Landes, T.D. Connors & M.T. Keating (1996). Nat Genet 12: 17-23

Der Verlust funktioneller auswärts-gleichrichtender KATP-Kanäle in den β-Zellen des Pankreas verursacht eine persistente Hypersekretion von Insulin, die Hyperglykämie, wie beschrieben in:
The loss of functional outward-rectifying K ATP channels in the pancreatic β-cells causes persistent hypersecretion of insulin, the hyperglycemia, as described in:

  • - Kane, C., Shepherd, R.M., Squires, P. E., Johnson, P.R.V., James, R.F.L., Milla, P.J., Aynsley-Green, A., Lindley, K.J., Dunne, M.J. (1996). Nature Medicine 2: 1344-1347.- Kane, C., Shepherd, R.M., Squires, P.E., Johnson, P.R.V., James, R.F.L., Milla, P.J., Aynsley-Green, A., Lindley, K.J., Dunne, M.J. (1996). Nature Medicine 2: 1344-1347.

Bei diesem Defekt der Glucose-Homeostase wurden erfolgreich "therapeutische" Kalium- Kanal-Öffner (KCOs), synthetische pharmakologische Moleküle, zur Behandlung eingesetzt, wie beschrieben in:
In this glucose homeostasis defect, "therapeutic" potassium channel openers (KCOs), synthetic pharmacological molecules, were successfully used for treatment, as described in:

  • - Lawson, K. (1996). Clinical Science 91: 651-663- Lawson, K. (1996). Clinical Science 91: 651-663
  • - Ashcroft, F.M. (1996). Nature Medicine 2: 1301-1302- Ashcroft, F.M. (1996). Nature Medicine 2: 1301-1302

Ströme durch spannungsabhängige Kaliumionen-Kanäle werden durch mehrere Substanzen moduliert und/oder blockiert, die entweder organische Salze oder tierische Toxine (Proteinderivate) sind, wie beschrieben in:
Currents through voltage-dependent potassium ion channels are modulated and / or blocked by several substances that are either organic salts or animal toxins (protein derivatives), as described in:

  • - Mosczydlowski, E., Lucchesi, K. and Ravindran, A. (1988) J. Membrane Biol. 105: 95-111- Mosczydlowski, E., Lucchesi, K. and Ravindran, A. (1988) J. Membrane Biol. 105: 95-111
  • - Rudy, B. (1988). Neuroscience 25: 729-749- Rudy, B. (1988). Neuroscience 25: 729-749
  • - Pongs, O. (1992). Physiological Rev. 72: 69-87- Pongs, O. (1992). Physiological Rev. 72: 69-87
  • - Defarias, F.P., Stevens, S.P. and Leonard, R.D. (1995). Recept. and Channels 3: 273-281- Defarias, F.P., Stevens, S.P. and Leonard, R.D. (1995). Recept. and Channels 3: 273-281
  • - Gomez-Lagungs, F., Olamendi-Portugal, T., Zamudio, F.Z. and Oossani, L.D. (1996). J. Membrane Biol. 152: 49-56- Gomez-Lagungs, F., Olamendi-Portugal, T., Zamudio, F.Z. and Oossani, L.D. (1996). J. Membrane Biol. 152: 49-56

Modulatoren von Kaliumionen-Kanälen sind daher wertvolle pharmakologische Agentien mit möglicher therapeutischer Anwendung. Hoch-selektive Blocker (Inhibitoren) sind nur für eine relativ begrenzte Anzahl von spannungsabhängigen Kaliumionen-Kanälen bekannt, Kalium- Kanal-Öffner (Aktivatoren) sind unbekannt. Zusätzliche Substanzen sind zur möglichen therapeutischen Anwendung bei erworbenen oder vererbten Krankheiten durch Mutationen in Kaliumionen-Kanälen wie z. B. in HERG notwendig. Neue Substanzen werden üblicherweise in Säugerzellinien getestet, die fremde Kaliumionen-Kanal Gene exprimieren. Jedoch ist dieses Verfahren durch das Vorhandensein endogener Kanäle in den verwendeten Zellinien erschwert, und für biotechnologische Zwecke (homologe und heterologe Expression von Kaliumionen-Kanälen) verständlicherweise nur eingeschränkt geeignet. Die Nachteile zur Verwendung tierischer Zellinien sind insbesondere:
Potassium ion channel modulators are therefore valuable pharmacological agents with potential therapeutic applications. Highly selective blockers (inhibitors) are only known for a relatively limited number of voltage-dependent potassium ion channels; potassium channel openers (activators) are unknown. Additional substances are for possible therapeutic use in acquired or inherited diseases by mutations in potassium ion channels such. B. necessary in HERG. New substances are usually tested in mammalian cell lines that express foreign potassium ion channel genes. However, this method is complicated by the presence of endogenous channels in the cell lines used, and understandably only of limited suitability for biotechnological purposes (homologous and heterologous expression of potassium ion channels). The disadvantages of using animal cell lines are in particular:

  • - die Kultivierung tierischer Zellinien ist wesentlich komplizierter, finanziell aufwendig sowie kontaminationsanfällig.- the cultivation of animal cell lines is much more complicated, financially complex and prone to contamination.
  • - Homolog und/oder heterolog exprimierte Kaliumionen-Kanäle beeinflussen das Wachstum tierischer Zellinien nicht,- Homolog and / or heterologously expressed potassium ion channels influence this Growth of animal cell lines not
  • - Das Vorhandensein endogener Kaliumionen-Kanäle erschwert die Auswertung der experimentellen Daten.- The presence of endogenous potassium ion channels complicates the evaluation of experimental data.

Ein alternativer Ansatz zur Verwendung tierischer Zellinien ist die Entwicklung von Hefestämmen, die Kaliumionen-Kanäle aus Säugern, insbesondere dem Menschen, funktionell exprimieren.An alternative approach to using animal cell lines is to develop Yeast strains, the potassium ion channels from mammals, especially humans, express functionally.

Traditionell werden die meisten pharmakologisch wirksamen Substanzen durch Massen- Durchmusterung chemischer oder natürlicher Banken entdeckt. Dabei wurden "screening"- Programme in Hinsicht auf die Empfindlichkeit mit der das aktive Material identifiziert werden kann, die Anzahl der Proben, die getestet werden können sowie verschiedene Typen molekularer Ziele und deren erkennbare zelluläre Funktionen optimiert.Traditionally, most pharmacologically active substances are Screening of chemical or natural banks discovered. "Screening" - Programs related to the sensitivity with which the active material is identified the number of samples that can be tested as well as different types molecular targets and their recognizable cellular functions optimized.

Basierend auf der Anwendung von Hefegenetik und Molekularbiologie konnten während des letzten Jahrzehnts verschiedene, diesen Kriterien entsprechende Testsysteme entwickelt werden. So sind z. B. Hefe-Testsysteme mit G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, wie beschrieben in:
Based on the application of yeast genetics and molecular biology, various test systems that meet these criteria have been developed over the past decade. So z. B. Yeast test systems with G protein-coupled receptors, as described in:

  • - King, K., Dohlmann, H.G., Thorner, J., Caron, M.G., and Lefkowitz, R.J. (1990).- King, K., Dohlmann, H.G., Thorner, J., Caron, M.G., and Lefkowitz, R.J. (1990).
  • - Science 250: 121-123- Science 250: 121-123

zytoplasmatischen Rezeptoren, wie beschrieben in:
cytoplasmic receptors as described in:

  • - Metzger, D., White, J.H., and Chambon, P. (1988). Nature 334: 31-36- Metzger, D., White, J.H., and Chambon, P. (1988). Nature 334: 31-36
  • - Schena, M., Yamamoto, K.R. (1988). Science 251: 965-967- Schena, M., Yamamoto, K.R. (1988). Science 251: 965-967

eines humanen Ionen-Kanals (VDAC), wie beschrieben in:
a human ion channel (VDAC) as described in:

  • - Blachly-Dyson, E., Brygida Zambronicz, E., Hong Yu, W., Adams, V., McCabe, E.R.B., Adelman, J., Colombini, M., and Forte, M. (1993). J. Bio. Chem. 268: 1835-1841- Blachly-Dyson, E., Brygida Zambronicz, E., Hong Yu, W., Adams, V., McCabe, E.R.B., Adelman, J., Colombini, M., and Forte, M. (1993). J. Bio. Chem. 268: 1835-1841

immunsuppressiven Agentien, wie beschrieben in:
immunosuppressive agents, as described in:

  • - Foor, F., Parent, S.A., Morin, N., Dahl, A.M., Ramadan, N., Cherbet, G., Bostian, K.A. and Nielsen J.B. (1992). Nature 360: 682-684- Foor, F., Parent, S.A., Morin, N., Dahl, A.M., Ramadan, N., Cherbet, G., Bostian, K.A. and Nielsen J.B. (1992). Nature 360: 682-684

Sterol-Biosynthese Enzymen, wie beschrieben in:
Sterol biosynthesis enzymes as described in:

  • - Basson, M.E., Thorsness, M. Finer-Moore, J., Stroud, R.M., and Rine, J. (1988). Mol. Cell. Biol. 8: 3797-3808- Basson, M.E., Thorsness, M. Finer-Moore, J., Stroud, R.M., and Rine, J. (1988). Mol. Cell. Biol. 8: 3797-3808

Onkogenen, wie beschrieben in:
Oncogenes, as described in:

  • - Broach, J.R. (1991). Trends Genet. 7: 28-33,- Broach, J.R. (1991). Trends Genet. 7: 28-33,

und Proteine für "multiple drug resistance", wie beschrieben in:
and proteins for "multiple drug resistance" as described in:

  • - Raymond, M., Gros, P., Whiteway, M., and Thomas, D.Y. (1992). Science 256: 232-234- Raymond, M., Gros, P., Whiteway, M., and Thomas, D.Y. (1992). Science 256: 232-234

entwickelt worden. Die hohe Homologie essentieller zellulärer Vorgänge in Hefe und Zellen höherer Eukaryonten eröffnet weitreichende Möglichkeiten der Verwendung von Hefe als Expressionssystem zur Untersuchung heterolog exprimierter Kaliumionen-Kanal Proteine. Diese rekombinanten Kaliumionen-Kanal Proteine können für folgende Untersuchungen verwendet werden:
has been developed. The high homology of essential cellular processes in yeast and cells of higher eukaryotes opens up far-reaching possibilities of using yeast as an expression system for the investigation of heterologously expressed potassium ion channel proteins. These recombinant potassium ion channel proteins can be used for the following studies:

  • - Entdeckung von auf Säuger-Zellen wirksamen Substanzen (Durchmusterungs-Tests),- discovery of substances effective on mammalian cells (screening tests),
  • - Anwendung als Biotherapeutika und als- Use as biotherapeutics and as
  • - Substrate zur gezielten Medikament Entwicklung.- Substrates for targeted drug development.
Aufgabenstellung/ZielTask / goal

Die Aufgabe und das Ziel der vorliegenden Erfindung war es, die o. g. Nachteile zu vermeiden und einen genetisch definierten (isogenen) Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamm zu entwickeln, in dem alle beschriebenen hefe-eigenen Gene für Transport- und Kanalproteine spezifisch deletiert sind und in dem der humane Kaliumionen-Kanal erg (HERG) stabil in das Hefegenom integriert und exprimiert ist.The object and the aim of the present invention was to achieve the above-mentioned. Disadvantages too avoid and a genetically defined (isogenic) Saccharomyces cerevisiae To develop a yeast host strain in which all the yeast genes described for transport and channel proteins are specifically deleted and in which the human potassium ion channel erg (HERG) is stably integrated and expressed in the yeast genome.

In der Biotechnologie besteht ein Bedarf an gut wachsenden, genetisch definierten Hefestämmen für die heterologe Expression von in menschlichen Krankheiten involvierten, Kaliumionen transportierenden Kaliumionen-Kanal Genen für pharmakologische Zwecke. Die biotechnologische Verwendbarkeit stabil Kaliumionen-Kanal Gene exprimierender, gut wachsender Hefestämme besteht in der funktionellen und pharmakologischen Analyse der heterologen Kaliumionen-Kanal Zielproteine:
erstens können Hefen in auf Wachstum basierenden Testreihen für Durchmusterungen vieler verschiedener Substanzbibliotheken in sehr kleinem Maßstab und mit hohem Wirkungsgrad ("screening"-Verfahren in Mikrotiterschalen) und
zweitens, als rekombinantes System zur Analyse und Bestätigung therapeutisch wirksamer Substanzen auf Zielproteine humanen Ursprungs verwendet werden und
drittens, die Anwendung als Biotherapeutika und als Substrate zur gezielten Medikament Entwicklung.
In biotechnology, there is a need for well-growing, genetically defined yeast strains for the heterologous expression of potassium ion-transporting potassium ion channel genes involved in human diseases for pharmacological purposes. The biotechnological usability of stable potassium ion channel genes expressing good growing yeast strains consists in the functional and pharmacological analysis of the heterologous potassium ion channel target proteins:
Firstly, yeasts can be used in growth-based test series for screening many different substance libraries on a very small scale and with high efficiency ("screening" method in microtiter dishes) and
secondly, can be used as a recombinant system for the analysis and confirmation of therapeutically active substances on target proteins of human origin and
third, the use as biotherapeutics and as substrates for targeted drug development.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen genetisch modifizierten isogenen Saccharomyces- cerevisiae-Hefewirtsstamm mit Deletionen in den TRK1, TRK2 und TOK1 Genen, die zur Kaliumaufnahme notwendig sind, erhältlich durch die Einführung eines oder mehrerer selektiver Marker (Auxotrophie und/oder Resistenzen), nachfolgender Kreuzung zum Erhalt isogener Stämme und Auswahl derjenigen Stämme, welche nach Transformation und stabiler Integration des Plasmids p679pma1HERG in das Hefegenom und Anzucht in Kulturmedien mit limitierter Kaliumkonzentration von 10 mg/l oder weniger wachsen.This problem is solved by a genetically modified isogenic Saccharomyces cerevisiae yeast host strain with deletions in the TRK1, TRK2 and TOK1 genes which are responsible for Potassium intake is necessary, obtainable by introducing one or more selective marker (auxotrophy and / or resistance), subsequent crossing for preservation isogenic strains and selection of those strains which are more stable after transformation Integration of the plasmid p679pma1HERG into the yeast genome and cultivation in culture media grow with a limited potassium concentration of 10 mg / l or less.

Zum Erhalt des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstammes können die Gene für beide Kaliumtransportproteine (TRK1, TRK2) und das Gen für den Kaliumionen-Kanal (TOK1) durch Einführung eines oder mehrerer selektiver Marker (Auxotrophie und/oder Resistenzen) deletiert und/oder disruptiert werden.To obtain the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae Yeast host strain can have the genes for both potassium transport proteins (TRK1, TRK2) and the gene for the potassium ion channel (TOK1) by introducing one or more selective Markers (auxotrophy and / or resistance) are deleted and / or disrupted.

Die selektierbaren biosynthetischen Markergene (Auxotrophiebedürfnisse und/oder Resistenzen) können durch rekombinante DNS-Techniken in die Loci der Wildtyp- Kaliumtransportergene eingeführt werden. Geeignete selektierbare Marker sind z. B. die Auxotrophiemarker URA3 und LEU2 oder Gene, die eine Resistenz z. B. gegen G418 (Aminoglycosid Phosphotransferase Gen) bewirken. Solche modifizierten Allele können dann in Saccharomyces cerevisiae transformiert werden, wo sie durch homologe Rekombination die Wildtyp-Loci ersetzen. Die Stämme mit modifizierten Allelen können durch Selektion auf den oder die biosynthetischen Marker ermittelt werden.The selectable biosynthetic marker genes (auxotrophy needs and / or Resistance) can be introduced into the loci of wild-type Potassium transporter genes are introduced. Suitable selectable markers are e.g. B. the Auxotrophy markers URA3 and LEU2 or genes that show resistance e.g. B. against G418 (Aminoglycoside phosphotransferase gene). Such modified alleles can then can be transformed into Saccharomyces cerevisiae, where they undergo homologous recombination replace the wild type loci. The strains with modified alleles can be selected by the biosynthetic marker or markers are determined.

Die in die Loci der Kaliumtranslokations-Systeme eingeführten selektierbaren biosynthetischen Marker stellen außerdem einen einfachen Weg zum Transfer dieser Mutationen in genetisch andere Linien dar (Kreuzung). Ein Stamm, der eine Mutation in einem der Kaliumtranslokationsgene (z. B. TRK1 oder TRK2 oder TOK1) beinhaltet, kann mit einem Stamm des entgegengesetzten Paarungstyps, der eine Mutation in einem anderen Kaliumtranslokationsgen (z. B. TRK2 oder TRK1 oder TOK1) trägt, zu Diploiden gekreuzt werden. Durch anschließende Sporulation zu Haploiden (Tetradenanalyse) kann die isogene Nachkommenschaft dann auf die Anwesenheit der biosynthetischen Marker hin selektiert werden. Der trk1trk2tok1 dreifach-mutante Saccharomyces-cerevisiae-Phänotyp kann durch Wachstumstests auf selektiven Kulturmedien mit Kaliumkonzentrationen von 10 mM oder weniger ermittelt werden.The selectable ones introduced into the loci of the potassium translocation systems Biosynthetic markers also provide an easy way to transfer them Mutations in genetically different lines (crossing). A strain that has a mutation in contains one of the potassium translocation genes (e.g. TRK1 or TRK2 or TOK1) can with a strain of the opposite mating type that mutates in another Potassium translocation gene (e.g. TRK2 or TRK1 or TOK1) carries, crossed to diploids  become. Subsequent sporulation to haploids (tetrad analysis) can cause isogenic Progeny then selected for the presence of the biosynthetic markers become. The trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae phenotype can by Growth tests on selective culture media with potassium concentrations of 10 mM or can be determined less.

Ein erfindungsgemäßer Hefestamm kann durch einen Test ermittelt werden, bei dem analysiert wird, ob das zu prüfende exprimierte Gen den trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Phänotyp komplementiert. Dazu wird der zu prüfende Stamm durch Wachstumstests auf selektiven Kulturmedien mit Kaliumkonzentrationen von 10 mM oder weniger inkubiert.A yeast strain according to the invention can be determined by a test in which is analyzed whether the expressed gene to be tested trk1trk2tok1 triple mutants Saccharomyces cerevisiae phenotype complemented. To do this, the stem to be tested by growth tests on selective culture media with potassium concentrations of 10 mM or less incubated.

Der Wachstumsdefekt des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamms kann zur Isolierung und Anreicherung von Kaliumionen-Kanalgenen aus Genbibliotheken (z. B. humane cDNS-Bibliotheken) verwendet werden, wenn die exprimierten Gene die Mutationen in dem dreifach mutanten Hefewirtsstamm komplementieren und ein Wildtypphänotyp hinsichtlich der benötigten Kaliumkonzentration resultiert. Damit können Kaliumionen-Kanäle identifiziert werden, die zwar physiologisch beschrieben, aber bisher noch nicht isoliert wurden. Alternativ können verschiedene Kaliumionen-Kanäle in die Dreifach-Mutante eingeführt werden, um zu testen, ob der Wachstumsdefekt auf Kalium limitierten Medien komplementiert wird. Heterologe Proteine werden dadurch erhalten, daß der erfindungsgemäße Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamm mit einer rekombinanten DNS transformiert werden, welche das Gen des zu exprimierenden Kaliumionen-Kanals enthält. Der Saccharomyces cerevisiae Wildtypphänotyp kann durch Auswahl derjenigen Stämme, welche nach Transformation, Selektion und nach Anzucht unter Bedingungen von 10 mg/l Kalium im Kulturmedium ermittelt werden.The growth defect of the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae Yeast host strain can be used to isolate and enrich potassium ion channel genes Gene libraries (e.g. human cDNA libraries) are used when the genes expressed the mutations in the triple mutant yeast host strain complement and a wild type phenotype with regard to the required potassium concentration results. It can be used to identify potassium ion channels that are physiological described, but have not yet been isolated. Alternatively, different ones Potassium ion channels are introduced into the triple mutant to test whether the Growth defect on potassium limited media is complemented. Heterologous proteins are obtained in that the Saccharomyces cerevisiae Yeast host strain can be transformed with a recombinant DNA which contains the gene of expressing potassium ion channel. The Saccharomyces cerevisiae wild type phenotype can be selected by selecting those strains which are based on transformation, selection and Cultivation can be determined under conditions of 10 mg / l potassium in the culture medium.

Jede dieser Anwendungen resultiert in einem Hefestamm, der heterolog einen fremden Kaliumionen-Kanal exprimiert und zur Durchmusterung von Modulatoren des betreffenden Kaliumionen-Kanals verwendet werden kann. Ein Hefestamm, der heterolog einen fremden Kaliumionen-Kanal exprimiert, kann in einfachen Verfahren zur Durchmusterung verschiedener Testsubstanz-Bibliotheken (chemische und natürliche Substanz-Bibliotheken) verwendet werden. Diese einfachen Verfahren, in denen Wachstumsveränderungen oder gesteigerte und/oder verminderte Kaliumaufnahme durch Agarplattentests und/oder in Flüssigkultur beobachtet werden kann, können somit spezifisch wirksame Substanzen detektieren, die die Kaliumionen-Kanal-Funktion modulieren. Zur Durchmusterung auf Aktivatoren einer Kaliumionen-Kanal-Funktion kann das Durchmusterungsverfahren solche Veränderungen wie metabolische Aktivität, gesteigerte Wachstumsrate oder gesteigerte Aufnahme von Kaliumionen beinhalten. Zur Durchmusterung auf Inhibitoren einer Kaliumionen-Kanal-Funktion kann das Durchmusterungsverfahren solche Veränderungen wie verminderte Wachstumsrate oder verminderte Kaliumionen-Aufnahme beinhalten. Die Testsubstanzen, die im Verfahren zur Detektion spezifischer Modulatoren eingesetzt werden, können z. B. synthetische oder natürliche Produkte sein. Natürliche Produkte beinhalten pflanzliche, tierische oder mikrobielle Extrakte.Each of these applications results in a yeast strain that is heterologous to a foreign one Potassium ion channel expressed and for screening modulators of the concerned Potassium ion channel can be used. A yeast strain that is heterologous to a stranger Potassium ion channel expressed can be used in simple screening procedures various test substance libraries (chemical and natural substance libraries) be used. These simple procedures in which changes in growth or increased and / or reduced potassium uptake by agar plate tests and / or in Liquid culture can be observed, therefore, specifically effective substances detect that modulate the potassium ion channel function. For screening on  The screening method can activate such a potassium ion channel function Changes such as metabolic activity, increased growth rate or increased Include potassium ion intake. To screen for inhibitors of a Potassium ion channel function, the screening process can make such changes as reduced growth rate or reduced potassium ion intake. The Test substances used in the process for the detection of specific modulators, can e.g. B. be synthetic or natural products. Include natural products vegetable, animal or microbial extracts.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Detektion spezifischer Modulatoren des exprimierten HERG Kaliumionen-Kanals, einschließlich:
Another object of the invention is a method for the detection of specific modulators of the expressed HERG potassium ion channel, including:

  • a) Die Behandlung des Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamms, der die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG), aber nicht die der Hefe eigenen Kaliumtranslokations-Systeme TRK1, TRK2 und TOK1 exprimiert, mit Testsubstanzen,a) Treatment of the Saccharomyces cerevisiae yeast host strain, which the Nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG), but not that of Expressed with yeast's own potassium translocation systems TRK1, TRK2 and TOK1 Test substances,
  • b) Wachstumsbestimmungen in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz,b) growth determinations in the presence or after application of a test substance,
  • c) Messungen des Anstiegs oder der Abnahme des Kaliumtransportes derjenigen Stämme in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz.c) measurements of the increase or decrease in the potassium transport of those strains in Presence or after application of a test substance.

Dieses Verfahren ist zur Identifizierung spezifischer Modulatoren des HERG-Ionenkanals geeignet. This procedure is used to identify specific HERG ion channel modulators suitable.  

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.The following examples further illustrate the invention.

BeispieleExamples Allgemeine MethodenGeneral methods Rekombinante DNA-TechnikRecombinant DNA technology

Zur Anreicherung und Manipulation von DNS wurden Standardmethoden benutzt, wie sie bei Sambrook, J. et al., In: Molecular cloning: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989), beschrieben sind. Die verwendeten molekularbiologischen Reagenzien wurden nach den Angaben der Hersteller eingesetzt.Standard methods were used to enrich and manipulate DNA, such as see Sambrook, J. et al., In: Molecular cloning: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989). The used Molecular biological reagents were used according to the manufacturer's instructions.

HefetransformationYeast transformation

Saccharomyces cerevisiae Stämme wurden entsprechend der Lithium-Acetat-Methode, wie sie von Rothstein, R. (1991) in Methods in Enzymology 194: 281-302, beschrieben sind, transformiert.Saccharomyces cerevisiae strains were made according to the lithium acetate method, as described by Rothstein, R. (1991) in Methods in Enzymology 194: 281-302, transformed.

Hefegenetische MethodenYeast genetic methods

Saccharomyces cerevisiae Stämme wurden entsprechend der bei Sherman, F. et al. (Methods in Yeast Genetics: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1981) beschriebenen Methode gekreuzt und diploide Stämme durch Mikromanipulation isoliert.Saccharomyces cerevisiae strains were obtained according to the method described in Sherman, F. et al. (Methods in Yeast Genetics: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1981) described crossed and diploid strains by method Micromanipulation isolated.

Beispiel 1example 1 Isolierung des isogenen Saccharomyces-cerevisiae-Hefewirtsstammes mit defektem KaliumtransportIsolation of the isogenic Saccharomyces cerevisiae yeast host strain with defective Potassium transport 1.1 Einführung der biosynthetischen Marker1.1 Introduction of the biosynthetic markers

Prinzip: Zum Erhalt der spezifischen Gendisruptionen wurde die Technik der flankierenden Homologien-PCR ("Polymerase Chain Reaction") angewendet, in der die kodierende Region (offener Leserahmen) eines Gens durch die Nukleinsäuresequenz für die Aminoglycosid-Phosphotransferase (lox-kanMX-lox; kanR Resistenzmarker) ersetzt wird, die eine Resistenz gegenüber dem Antibiotikum Geneticin (G418, Kanamycinsulfat) vermittelt, wie beschrieben in Güldener, U., Heck, S., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524.Principle: To obtain the specific gene disruptions, the technique of flanking homology-PCR ("polymerase chain reaction") was used, in which the coding region (open reading frame) of a gene was determined by the nucleic acid sequence for the aminoglycoside phosphotransferase (lox-kanMX-lox; kan R resistance marker), which mediates resistance to the antibiotic geneticin (G418, kanamycin sulfate), as described in Güldener, U., Heck, S., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996 ). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524.

Ein Saccharomyces cerevisiae Hefestamm JRY379, beschrieben in Reid, J.D., Lukas, W., Shafaatian, R., Bertl, A., Scheuermann-Kettner, C., Guy, H.R. and North, R.A. (1996). Receptors and Channels 4: 51-61, wurde im ersten Schritt mit dem Plasmid pGAL-HO, beschrieben in Rothstein (1991), zum Erhalt des entgegengesetzten Paarungstyps im resultierenden Stamm HLY38 (siehe auch Fig. 3) transformiert.A Saccharomyces cerevisiae yeast strain JRY379, described in Reid, JD, Lukas, W., Shafaatian, R., Bertl, A., Scheuermann-Kettner, C., Guy, HR and North, RA (1996). Receptors and Channels 4: 51-61, was transformed in the first step with the plasmid pGAL-HO, described in Rothstein (1991), to obtain the opposite mating type in the resulting strain HLY38 (see also FIG. 3).

Durch "polymerase chain reaction" (PCR)-Technik wurde das Strukturgen der Aminoglycosid-Phosphotransferase im Plasmid pUG6, (kanR beschrieben in Güldener, U., Heck, S., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524) mit Oligonukleotid-Primern, die jeweils 20-22 homologe Basen zur Sequenz des Aminoglycosid-Phosphotransferase-Gens (kanR) im Plasmid pUG6, und anschließende 40 flankierende Basen zu den 5' stromaufwärts des START-Codons und 3' stromabwärts des STOP-Codons gelegenen Regionen der zu disruptierenden Gene TRK1, TRK2 und TOK1 beinhalten, amplifiziert. Unter Verwendung der Oligonukleotidpaare (siehe auch Fig. 2)
By "polymerase chain reaction" (PCR) technique, the structural gene of the aminoglycoside phosphotransferase in the plasmid pUG6 (kan R has been described in Güldener, U., Heck, S. Fiedler, T., Hauer leg, J. and Hegemann, J (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524) with oligonucleotide primers, each with 20-22 homologous bases to the sequence of the aminoglycoside phosphotransferase gene (kan R ) in the plasmid pUG6, and then 40 flanking bases to the 5 'upstream of the START codon and 3' downstream of the STOP codon regions of the genes to be disrupted TRK1, TRK2 and TOK1 amplified. Using the oligonucleotide pairs (see also FIG. 2)

(SEQ. ID. NO. 1)/(SEQ. ID. NO. 2),
(SEQ. ID. NO. 1) / (SEQ. ID. NO. 2),

TRK1-sense: 5' GAA GGA GGG TAT TCT ATT GGC TCT CAA GGA AGT CAT TCC TGC TGA AGC TTC GTA CGC TGC 3'
TRK1-antisense 5' ACG TAG GCA AAT GTA TAT CAC AAT GTT ACT AAT CAA GGT TGC ATA GGC CAC TAG TGG ATC TG 3'
TRK1-sense: 5 'GAA GGA GGG TAT TCT ATT GGC TCT CAA GGA AGT CAT TCC TGC TGA AGC TTC GTA CGC TGC 3'
TRK1-antisense 5 'ACG TAG GCA AAT GTA TAT CAC AAT GTT ACT AAT CAA GGT TGC ATA GGC CAC TAG TGG ATC TG 3'

(SEQ. ID. NO. 3)/(SEQ. ID. NO. 4),
(SEQ. ID. NO. 3) / (SEQ. ID. NO. 4),

TRK2-sense: 5' CCC CTC GGC CGT GCG GCT GAA AAA GAG AAA TGA TAT TGG AGC TGA AGC TTC GTA CGC TGC 3'
TRK2-antisense: 5' AAT TAC GTT GGC TCT TAT GTA GGT AAA GAG GGG TAA ACT TGC ATA GGC CAC TAG TGG ATC TG 3'
TRK2-sense: 5 'CCC CTC GGC CGT GCG GCT GAA AAA GAG AAA TGA TAT TGG AGC TGA AGC TTC GTA CGC TGC 3'
TRK2-antisense: 5 'AAT TAC GTT GGC TCT TAT GTA GGT AAA GAG GGG TAA ACT TGC ATA GGC CAC TAG TGG ATC TG 3''

und (SEQ. ID. NO. 5)/(SEQ. ID. NO. 6)
and (SEQ. ID. NO. 5) / (SEQ. ID. NO. 6)

TOK1-sense: 5' GGT TCC GGG ACG AAA GAG IITA GTA TTA IFFA ATG CCA GCT GAA GCT TCG TAC GC 3'
TOK1-antisense: 5' AGC TCT TCG TCT TCT ACT AGA TTA CCA ACT AAG CAT AGG CCA CTA GTG GAT CTG 3'
TOK1-sense: 5 'GGT TCC GGG ACG AAA GAG IITA GTA TTA IFFA ATG CCA GCT GAA GCT TCG TAC GC 3'
TOK1-antisense: 5 'AGC TCT TCG TCT TCT ACT AGA TTA CCA ACT AAG CAT AGG CCA CTA GTG GAT CTG 3'

und dem Plasmid pUG6 als Matrizen-DNS wurden die entsprechenden Disruptionskonstrukte trk1 d51:: lox-kanMX lox, trk2Δ50::lox-kanMX-lox und tok1Δ50::lox-kanMX-lox generiert. In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der genomischen Fragmente, die die Saccharomyces cerevisiae Wildtyp TRK1, TRK2 und TOKI Loci enthalten sowie die entsprechenden mutierten Allele trk1::Δ51lox-kanMX, trk2Δ50::lox-kanMX und tok1Δ1::lox-kanMX dargestellt (zur Verdeutlichung ist das kanR-Gen ist nicht maßstabsgerecht dargestellt, die Größe diese Gens beträgt 1.0 kb). Die TRK1, TRK2 und TOK1 kodierenden Regionen sind durch schwarze Balken gekennzeichnet. Die mutanten Allele wurden zum Ersatz der entsprechenden Wildtyp Loci in Saccharomyces cerevisiae Stämme transformiert. Die zur Konstruktion der mutierten Allele verwendeten Oligonukleotide TRK1-sense (SEQ. ID. NO. 1), TRK1-antisense (SEQ. ID. NO. 2), TRK2-sense (SEQ. ID. NO. 3), TRK2-antisense (SEQ. ID. NO. 4), TOK1-sense (SEQ. ID. NO. 5) und TOK1-antisense (SEQ. ID. NO. 6) sind als gefüllte Pfeile dargestellt. Diese drei Deletionskassetten enthalten das Aminoglycosid- Phosphotransferase-Strukturgen, beidseitig flankiert von den 34 Basenpaare langen loxP "direct repeats" und flankiert von ca. 40 homologen Basenpaaren zu den 5' stromaufwärts des START-Codons und 3' stromabwärts des STOP-Codons gelegenen Regionen der zu disruptierenden Gene TRK1, TRK2 und TOK1 (Fig. 1).and the plasmid pUG6 as template DNA, the corresponding disruption constructs trk1 d51 :: lox-kanMX lox, trk2Δ50 :: lox-kanMX-lox and tok1Δ50 :: lox-kanMX-lox were generated. In Fig. 1 is a schematic representation of the genomic fragments containing the Saccharomyces cerevisiae wild-type TRK1, TRK2 and TOKI loci and the corresponding mutant alleles trk1 :: kanMX-Δ51lox, trk2Δ50 :: lox :: kanMX and tok1Δ1 lox shown kanMX (For clarification, the kan R gene is not drawn to scale, the size of this gene is 1.0 kb). The regions encoding TRK1, TRK2 and TOK1 are identified by black bars. The mutant alleles were transformed into Saccharomyces cerevisiae strains to replace the corresponding wild-type loci. The oligonucleotides TRK1-sense (SEQ. ID. NO. 1), TRK1-antisense (SEQ. ID. NO. 2), TRK2-sense (SEQ. ID. NO. 3), TRK2-antisense used to construct the mutated alleles (SEQ. ID. NO. 4), TOK1-sense (SEQ. ID. NO. 5) and TOK1-antisense (SEQ. ID. NO. 6) are shown as solid arrows. These three deletion cassettes contain the aminoglycoside phosphotransferase structural gene, flanked on both sides by the 34 base pairs long loxP "direct repeats" and flanked by approx. 40 homologous base pairs to the regions 5 'upstream of the START codon and 3' downstream of the STOP codon the genes TRK1, TRK2 and TOK1 to be disrupted ( FIG. 1).

1.2 Selektion von Mutanten auf G418-Resistenz1.2 Selection of mutants for G418 resistance

Der Stamm JRY379, beschrieben in Reid, J.D., Lukas, W., Shafaatian, R., Bertl, A., Scheuermann-Kettner, C., Guy, H.R. and North, R.A. (1996). Receptors and Channels 4: 51-­ 61, wurde separat mit jeder der PCR generierten Deletionskassetten transformiert und transformierte Hefekolonien auf Kulturmedien mit dem Antibiotikum G418 (200 µg/ml, Kanamycinsulfat) selektioniert, wie beschrieben von Güldener, U., Heck, 5., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524.The strain JRY379, described in Reid, J.D., Lukas, W., Shafaatian, R., Bertl, A., Scheuermann-Kettner, C., Guy, H.R. and North, R.A. (1996). Receptors and Channels 4: 51- 61, was transformed separately with each of the PCR generated cassettes and transformed yeast colonies on culture media with the antibiotic G418 (200 µg / ml, Kanamycin sulfate) selected as described by Güldener, U., Heck, 5th, Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524.

Die Hefestämme HLY39 und HLY40 (siehe auch Fig. 3) haben die vollständigen kodierenden Regionen der Gene TRK1, TRK2 durch das lox-kanMX-lox Modul (Aminoglycosid-Phosphotransferase-Gen; kanR) ersetzt (siehe auch Fig. 5A, 5B für TRK1 und 6A, 6B für TRK2).The yeast strains HLY39 and HLY40 (see also FIG. 3) have replaced the complete coding regions of the genes TRK1, TRK2 with the lox-kanMX-lox module (aminoglycoside-phosphotransferase gene; kan R ) (see also FIGS. 5A, 5B for TRK1 and 6A, 6B for TRK2).

In dem Hefestamm HLY41 (siehe auch Fig. 3) ist das TOK1-Gen nicht vollständig durch das lox-kanMX-lox-Modul (Aminoglycosid Phosphotransferase Gen; kanR) ersetzt: von der kodierenden Region verbleiben nach Disruption 223 Nukleotide der 5' kodierenden Region und 88 Nukleotide der 3' kodierenden Sequenz (siehe auch Fig. 7A und 7B). Aus G418 resistenten Kolonien wurde genomische DNS nach Standardmethoden (Rothstein, 1991) isoliert.In the yeast strain HLY41 (see also FIG. 3), the TOK1 gene is not completely replaced by the lox-kanMX-lox module (aminoglycoside phosphotransferase gene; kan R ): after disruption, 223 nucleotides of the 5 'coding gene remain from the coding region Region and 88 nucleotides of the 3 'coding sequence (see also FIGS. 7A and 7B). Genomic DNA was isolated from G418 resistant colonies by standard methods (Rothstein, 1991).

1.3 Charakterisierung der positiven Stämme durch PCR1.3 Characterization of the positive strains by PCR

Die korrekte Integration der trk1Δ51::lox-kanMX-lox, trk2Δ50::lox-kanMX-lox und tok1Δ50::lox-kanMX-lox Deletionskassetten am jeweiligen chromosomalen TRK1, TRK2 und TOK1 Locus der Hefestämme HLY39, HLY40 und HLY41 wurde mit PCR-Reaktionen nachgewiesen. Als Matrize wurde die jeweils aus den Hefestämmen HLY39, HLY40 und HLY41 isolierte genomische DNS eingesetzt sowie die Oligonukleotide (siehe auch Fig. 2),
The correct integration of the trk1Δ51 :: lox-kanMX-lox, trk2Δ50 :: lox-kanMX-lox and tok1Δ50 :: lox-kanMX-lox deletion cassettes at the respective chromosomal TRK1, TRK2 and TOK1 locus of the yeast strains HLY39, HLY40 and HLY41 was checked with PCR Reactions demonstrated. The genomic DNA isolated from the yeast strains HLY39, HLY40 and HLY41 and the oligonucleotides (see also FIG. 2) were used as templates .

(SEQ. ID. NO. 7),
(SEQ. ID. NO. 7),

TRK1-START: 5' CGT TCG GGG CTG ACA ACG CA3'
TRK1-START: 5 'CGT TCG GGG CTG ACA ACG CA3'

(SEQ. ID. NO. 8),
(SEQ. ID. NO. 8),

TRK2-START: 5' CCC GTC CAT TGA GTG CCC GT 3'
TRK2-START: 5 'CCC GTC CAT TGA GTG CCC GT 3'

und (SEQ. ID. NO. 9)
and (SEQ. ID. NO. 9)

TOK1-START: 5' CGC ATT CGC GTC TCG IJTA CC 3'
TOK1-START: 5 'CGC ATT CGC GTC TCG IJTA CC 3'

als 5' sense-Startmoleküle gegen das 3' antisense-Startmolekül (SEQ. ID. NO. 10),
KAN-antisense: 5' CCT CAG TGG CAA ATC CTA AC 3'
welches 358 Basenpaare innerhalb der für die Aminoglycosid Phosphotransferase kodierenden Region (kanR, lox-kanMX-lox-Modul) in Plasmid pUG6 liegt.
as 5 'sense start molecules against the 3' antisense start molecule (SEQ. ID. NO. 10),
KAN-antisense: 5 'CCT CAG TGG CAA ATC CTA AC 3'
which is 358 base pairs within the region coding for the aminoglycoside phosphotransferase (kan R , lox-kanMX-lox module) in plasmid pUG6.

ErgebnisResult

Die Hefestämme HLY39, HLY40 und HLY41 enthalten die trk1Δ51::lox-kanMX-lox, trk2Δ50::lox-kanMX-lox und tok1Δ50::lox-kanMX-lox-Module am korrekten chromosomalen Locus der entsprechenden Gene TRK1, TRK2 und TOK1.The yeast strains HLY39, HLY40 and HLY41 contain the trk1Δ51 :: lox-kanMX-lox, trk2Δ50 :: lox-kanMX-lox and tok1Δ50 :: lox-kanMX-lox modules on the correct chromosomal Locus of the corresponding genes TRK1, TRK2 and TOK1.

1.4 Excision des biosynthetischen Marker-Gens für 6418-Resistenz1.4 Excision of the biosynthetic marker gene for 6418 resistance

Die isolierten Stämme HLY39 (trk1Δ51::lox-kanMX-lox), HLY40 (trk2Δ50::lox-kanMX-lox) und HLY41 (tok1Δ50::lox-kanMX-lox) (Fig. 3) wurden separat mit dem Plasmid pSH47, welches die Nukleinsäuresequenz für die Cre-loxP-Rekombinase unter Kontrolle des GAL1 Promotors, wie beschrieben in Güldener, U., Heck, S., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524, enthält, transformiert. Transformierte Hefekolonien wurden auf Kulturmedien mit Galaktose zur Induktion des Promotors für die Cre-loxP Rekombinase angezogen und aus Einzelzellen stammende Kolonien mit Sensitivität gegenüber 6418 (Kanamycinsulfat) isoliert. In diesen Hefestämmen war die lox-kanMX-lox Kassette durch die Aktivität der pSH47 Plasmid kodierten Cre-loxP Rekombinase jeweils spezifisch ausgeschnitten.The isolated strains HLY39 (trk1Δ51 :: lox-kanMX-lox), HLY40 (trk2Δ50 :: lox-kanMX-lox) and HLY41 (tok1Δ50 :: lox-kanMX-lox) ( FIG. 3) were separated with the plasmid pSH47, which the nucleic acid sequence for the Cre-loxP recombinase under the control of the GAL1 promoter, as described in Güldener, U., Heck, S., Fiedler, T., Beinhauer, J. and Hegemann, J. (1996). Nucleic Acid Research 24: 2519-2524. Transformed yeast colonies were grown on culture media with galactose to induce the Cre-loxP recombinase promoter, and isolated single cell colonies sensitive to 6418 (kanamycin sulfate). In these yeast strains, the lox-kanMX-lox cassette was cut out specifically by the activity of the pSH47 plasmid-encoded Cre-loxP recombinase.

1.5 Isolierung von nicht-plasmid-haltigen Mutanten1.5 Isolation of non-plasmid-containing mutants

Um das Plasmid pSH47 aus diesen Hefestämmen zu entfernen, wurden die 6418 sensitiven Hefestämme auf Kulturmedien mit 5-Fluoro-Orotinsäure (5FOA), wie beschrieben in Rothstein, R. (1991), angezogen. SFOA resistente, aus Einzellen stammende Kolonien wurden isoliert und angezogen, die isolierten Hefestämme (siehe auch Fig. 3) HLY42 (trk1Δ51), HLY43 (trk2Δ50) und HLY44 (tok1Δd50) beinhalten die unmarkierten Mutationen. In Fig. 5 ist die abgeleitete Aminosäure- (SEQ. ID. NO. 11; 5A) und die Nukleinsäuresequenz (SEQ. ID. NO. 12; 5B) des Saccharomyces cerevisiae Kaliumtransportproteins TRK1 dargestellt. Die durch Unterstrich hervorgehobenen Regionen entsprechen der deletierten Sequenz. In der Nukleinsäuresequenz sind die START- und STOP- Codons durch Fettdruck und die verwendeten Oligonukleotide durch Kursivdruck angezeigt. In Fig. 6 ist die abgeleitete Aminosäure- (SEQ. a. NO. 13; 6A) und die Nukleinsäure­ sequenz (SEQ. ID. NO. 14; 6B) des Saccharomyces cerevisiae Kaliumtransportproteins TRK2 dargestellt. Die durch Unterstrich hervorgehobenen Regionen entsprechen der deletierten Sequenz. In der Nukleinsäuresequenz sind die START und STOP Codons durch Fettdruck und die verwendeten Oligonukleotide durch Kursivdruck angezeigt. In Fig. 7 ist die abgeleitete Aminosäure- (SEQ. ID. NO. 15; 7A) und die Nukleinsäure-sequenz (SEQ. ID. NO. 16; 7B) des Saccharomyces cerevisiae Kaliumionen-Kanalproteins TOK1 dargestellt. Die durch Unterstrich hervorgehobenen Regionen entsprechen der deletierten Sequenz. In der Nukleinsäuresequenz sind die START und STOP Codons durch Fettdruck und die verwendeten Oligonukleotide benannt und durch Kursivdruck angezeigt.In order to remove the plasmid pSH47 from these yeast strains, the 6418 sensitive yeast strains were grown on culture media with 5-fluoro-orotinic acid (5FOA) as described in Rothstein, R. (1991). SFOA-resistant, single-cell colonies were isolated and grown, the isolated yeast strains (see also FIG. 3) HLY42 (trk1Δ51), HLY43 (trk2Δ50) and HLY44 (tok1Δd50) contain the unlabeled mutations. Figure 5 shows the deduced amino acid (SEQ. ID. NO. 11; 5A) and nucleic acid (SEQ. ID. NO. 12; 5B) sequences of the Saccharomyces cerevisiae potassium transport protein TRK1. The regions highlighted by the underscore correspond to the deleted sequence. The START and STOP codons are shown in bold in the nucleic acid sequence and the oligonucleotides used are shown in italics. In FIG. 6 is the deduced amino acid (SEQ NO 13 a;... 6A) and the nucleic acid sequence (SEQ ID NO 14;... 6B) of Saccharomyces cerevisiae potassium transport protein TRK2 shown. The regions highlighted by the underscore correspond to the deleted sequence. The START and STOP codons are shown in bold in the nucleic acid sequence and the oligonucleotides used are shown in italics. Figure 7 shows the deduced amino acid (SEQ. ID. NO. 15; 7A) and nucleic acid (SEQ. ID. NO. 16; 7B) sequences of the Saccharomyces cerevisiae potassium ion channel protein TOK1. The regions highlighted by the underscore correspond to the deleted sequence. In the nucleic acid sequence, the START and STOP codons are identified by boldface and the oligonucleotides used and indicated by italics.

1.6 Isolierung der Kaliumtransport-defekten Dreifach-Mutante1.6 Isolation of the Potassium Transport Defective Triple Mutant

Zur Isolierung des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Stammes und parallelem Erhalt der durch Transformation komplementierbaren Auxotrophien wurden die konstruierten Hefestämme entsprechend der bei Sherman, F. et al. (Methods in Yeast Genetics: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1981) beschriebenen Methode gekreuzt und diploide Stämme durch Mikromanipulation isoliert. Anschließend wurden die diploiden Stämme sporuliert und Segreganten mit den gewünschten Kaliumtrasnportdefekten isoliert.For isolation of the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae strain and parallel preservation of auxotrophies which can be complemented by transformation the constructed yeast strains according to the Sherman, F. et al. (Methods in Yeast Genetics: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1981) described method crossed and diploid strains by micromanipulation isolated. Then the diploid tribes were sporulated and segregants with the desired potassium transport defects isolated.

Dazu wurde der Stamm HLY38 (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2- Δ9) und der Stamm HLY42 (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk1Δ51) gekreuzt, der resultierende diploide Stamm sporuliert und Tetraden auf Kulturmedien mit 50 mM KCl vereinzelt. Da das TRK1-Gen für den hoch-affinen Kaliumtransporter in S. cerevisiae kodiert, sollte der trk1 mutante Hefestamm ein Wachstumsbedüfnis für Kalium haben. Das eingekreuzte mutante trk1Δ51 Allel segregierte wie erwartet 2+ : 2-, wobei trk1 mutante Hefestämme aufgrund des schlechten Wachstums auf Kulturmedien mit nur 100 µM Kalium überprüft wurden.The HLY38 strain (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2- Δ9) and the HLY42 strain (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk1Δ51) crossed, the resulting diploid strain sporulated and tetrads Culture media isolated with 50 mM KCl. Because the TRK1 gene for the highly affine Potassium transporter encoded in S. cerevisiae, the trk1 mutant yeast strain should Need to grow potassium. The crossed mutant trk1Δ51 allele segregated  as expected 2+: 2-, with trk1 mutant yeast strains due to poor growth Culture media with only 100 µM potassium were checked.

Ein aus den resultierenden trk1Δ51 Sporen angezogener Hefestamm (HLY45) mit MATα Paarungstyp wurde mit dem Stamm HLY43 (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk2Δ50) gekreuzt, der diploide Stamm sporuliert und Tetraden auf Kulturmedien mit 50 mM KCl vereinzelt. Der diploide Hefestamm mit jeweils einem nicht mutierten Allel der Kaliumtransporter TRK1 und TRK2 wuchs auf allen getesteten Medien. Dieses Wachstum wurde zur Überprüfung der rezessiven Mutationen eingesetzt. Rezessive Mutationen sind für die Komplementation mit heterologen Genen notwendig. Nach Sporulation und Tetradenanalyse zum Erhalt der Haploiden segregierte der Kaliumaufnahme defekte Phänotyp wie erwartet für zwei nicht verbundene Gene. Drei Phänotypen wurden in Bezug auf Kaliumbedüfnisse aus dieser Kreuzung entsprechend der vier Genotypen erwartet und beobachtet: Wildtyp ohne Defekt in den TRK1, TRK2 Allelen, trk1TRK2 Mutante mit schlechtem Wachstum auf 100 µM Kalium, trk2TRK1 Mutante mit gleichem Phänotyp und trk1 trk2 Mutante mit sehr schlechtem Wachstum auf 100 µM Kalium. Der trk1 trk2 Phänotyp konnte durch Wachstum auf Kulturmedien mit 10 mM Kalium unterdrückt werden.A yeast strain (HLY45) with MATα grown from the resulting trk1Δ51 spores Mating type was established with the HLY43 strain (MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk2Δ50) crossed, the diploid strain sporulates and tetrads on culture media with 50 mM KCl isolated. The diploid yeast strain with one non-mutated allele each Potassium transporters TRK1 and TRK2 grew on all media tested. This growth was used to check recessive mutations. Recessive mutations are for complementation with heterologous genes is necessary. After sporulation and Tetrad analysis to obtain the haploids segregated the defective phenotype of the potassium intake as expected for two unconnected genes. Three phenotypes were related to Potassium needs expected from this crossing according to the four genotypes and observed: wild type without defects in the TRK1, TRK2 alleles, trk1TRK2 mutant with poor growth on 100 µM potassium, trk2TRK1 mutant with the same phenotype and trk1 trk2 mutant with very poor growth on 100 µM potassium. The trk1 trk2 phenotype could be suppressed by growth on culture media with 10 mM potassium.

Ein trk1 trk2 doppelt mutanter Hefestamm HLY46 (trk1Δ51 trk2Δ50) mit MATα Paarungstyp wurde aus einer der resultierenden Sporen angezogen und mit dem Stamm HLY44 (MATα his3-Δ200 leu2-3,112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 tok1Δ50) gekreuzt, der diploide Stamm sporuliert und Tetraden auf Kulturmedien mit 50 mM KCl vereinzelt. Der diploide Hefestamm mit jeweils einem nicht mutierten Allel der Kaliumtransporter TRK1, TRK2 und TOK1 wuchs auf allen getesteten Medien. Dieses Wachstum wurde zur Überprüfung der rezessiven Mutationen eingesetzt. Rezessive Mutationen sind für die Komplementation mit heterologen Genen notwendig. Nach Sporulation und Tetradenanalyse zum Erhalt der Haploiden segregierten die drei Deletions-Allele 2+ : 2-. Wie erwartet wurde ein Verbund von trk1Δ51 und tok1Δ50 beobachtet: diese Gene liegen ca. 26 cM voneinander entfernt auf Chromosom X (46 parentaler Dityp, 1 nicht-parentaler Dityp und 48 Tetratypen). In dem trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefestamm HLY47 (trk1Δ51 trk2Δ50 tok1Δ50) sind alle bisher beschriebenen hefe-eigenen Transport- und Kanalproteine TRK1, TRK2 und TOK1 spezifisch deletiert (siehe auch Fig. 3). Der Phänotyp dieses Stammes ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Wachstum nur auf Kulturmedien mit mindestens 50 mM Kalium erfolgt. A trk1 trk2 double mutant HLY46 strain (trk1Δ51 trk2Δ50) with MATα mating type was grown from one of the resulting spores and crossed with the HLY44 strain (MATα his3-Δ200 leu2-3.112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 tok1Δ50), the diploid strain sporulated and tetrads isolated on culture media with 50 mM KCl. The diploid yeast strain, each with a non-mutated allele of the potassium transporters TRK1, TRK2 and TOK1, grew on all media tested. This growth was used to check the recessive mutations. Recessive mutations are necessary for complementation with heterologous genes. After sporulation and tetrad analysis to obtain the haploids, the three deletion alleles 2+: 2- segregated. As expected, a combination of trk1Δ51 and tok1Δ50 was observed: these genes are approximately 26 cM apart on chromosome X (46 parental dityp, 1 non-parental dityp and 48 tetratypes). In the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae yeast strain HLY47 (trk1Δ51 trk2Δ50 tok1Δ50) all previously described yeast-specific transport and channel proteins TRK1, TRK2 and TOK1 have been specifically deleted (see also Fig. 3). The phenotype of this strain is characterized in that growth occurs only on culture media with at least 50 mM potassium.

Beispiel 2Example 2 Konstruktion des HERG-IntegrationsplasmidsConstruction of the HERG integration plasmid 2.1 Konstruktion des Plasmids p679/HERG2.1 Construction of plasmid p679 / HERG

Das Gen für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG) wurde durch Spaltung mit den Restriktionsendonukleasen Bam HI und XbaI als 3.9 Kilobasenpaar (kb) Fragment aus dem Plasmid pcDNAHERG (erhalten von Dr. G. Robertson, University of Wisonsin, Madison, USA) und Auftrennung durch Agarosegelelektrophorese erhalten.The gene for the human erg potassium ion channel (HERG) was by cleavage with restriction endonucleases Bam HI and XbaI as a 3.9 kilobase pair (kb) fragment the plasmid pcDNAHERG (obtained from Dr. G. Robertson, University of Wisonsin, Madison, USA) and separation by agarose gel electrophoresis.

Zur Transkription eines humanen Gens in der Hefe Saccharomyces cerevisiae wurde der hefe-eigene Promotor der Plasmamembran ATPase PMA1 verwendet. Der in Saccharomyces cerevisiae konstitutiv aktive pmal-Promotor wurde als Eco RI/Bam HI 0.9 kb Fragment aus dem Plasmid pRS408 (erhalten von Dr. A. Goffeau, Universite Catholique de Louvain-1a- Neuve, Belgien) nach Auftrennung durch Agarosegelelektrophorese isoliert.For the transcription of a human gene in the yeast Saccharomyces cerevisiae the yeast-own promoter of the plasma membrane ATPase PMA1 used. The one in Saccharomyces cerevisiae constitutively active pmal promoter was identified as an Eco RI / Bam HI 0.9 kb fragment plasmid pRS408 (obtained from Dr. A. Goffeau, Universite Catholique de Louvain-1a- Neuve, Belgium) after separation by agarose gel electrophoresis.

In einer Dreifach-Ligation wurden die 0.9 kb pma1 Eco RI/Bam HI und 3.9 kb HERG Bam HI XbaI Fragmente mit dem Eco RI/Xbal gespaltenen Plasmidvektor pUC 18 ligiert. Das erhaltene Plasmid pmalHerg wurde durch Restriktionskartierung und Sequenzierung bestätigt. Aus diesem Plasmid wurde das 4.8 kb pma1Herg-Verbundfragment durch Spaltung mit den Restriktionsendonukleasen Eco RI/Sal I und nach Auftrennung durch Agarose­ gelelektrophorese erhalten.In a triple ligation the 0.9 kb pma1 Eco RI / Bam HI and 3.9 kb HERG Bam HI XbaI fragments ligated with the Eco RI / Xbal digested plasmid vector pUC 18. The plasmid pmalHerg obtained was obtained by restriction mapping and sequencing approved. The 4.8 kb pma1Herg composite fragment was cleaved from this plasmid with the restriction endonucleases Eco RI / Sal I and after separation by agarose obtained gel electrophoresis.

In der folgenden Plasmidkonstruktion wurde das Plasmid p679 (erhalten von Dr. P. Ljungdahl, Ludwig Institute of Cancer Research, Stockholm, Schweden) mit den Restriktionsendonukleasen Eco RI/Sal I gespalten. Dieser lineare Vektor wurde mit dem 4.9 kb pma1Herg Verbundfragment ligiert. Das gewünschte Plasmid wurde durch Restriktionskartierung identifiziert. In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Plasmidkonstruktes welches zur Expression des humanen erg Kaliumionen-Kanals verwendet wurde dargestellt. Mithilfe des Vektors p679pma1HERG wurde das humane erg-Gen stabil in den Genlocus für den biosynthetischen Marker LEU2 des Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamms integriert. Die pmal (Saccharomyces cerevisiae Plasmamembran ATPase) Promotorsequenz ist als schraffierter Pfeil dargestellt und die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg-Kaliumionen-Kanal (HERG) als gefüllte Box. In the following plasmid construction, plasmid p679 (obtained from Dr. P. Ljungdahl, Ludwig Institute of Cancer Research, Stockholm, Sweden) was cleaved with the restriction endonucleases Eco RI / Sal I. This linear vector was ligated to the 4.9 kb pma1Herg composite fragment. The desired plasmid was identified by restriction mapping. FIG. 4 shows a schematic representation of the plasmid construct which was used for the expression of the human erg potassium ion channel. Using the vector p679pma1HERG, the human erg gene was stably integrated into the gene locus for the biosynthetic marker LEU2 of the Saccharomyces cerevisiae yeast host strain. The pmal (Saccharomyces cerevisiae plasma membrane ATPase) promoter sequence is shown as a hatched arrow and the nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG) as a filled box.

Beispiel 3Example 3 Konstruktion des HERG-integrierten HefewirtsstammesConstruction of the HERG-integrated yeast host strain 3.1 Konstruktion des HERG-exprimierenden Saccharomyces-cerevisiae-Stammes3.1 Construction of the HERG-expressing Saccharomyces cerevisiae strain

In dem Plasmid p679pma1HERG (siehe 2.1, Fig. 4) sind zur gerichteten homologen Rekombination des klonierten Inserts am chromosomalen Locus des LEU2 Gens in Saccharomyces cerevisiae 5' und 3' flankierende Regionen des LEU2 Gens inseriert. Zur gerichteten Integration des Gesamtplasmids einschließlich des 4.9 kb pmalHerg Verbundfragments am chromosomalen Locus des LEU2 Gens wurde mit der Restriktionsendonuklease Not I eine Linearisierung des Plasmids p679pma1HERG an Position 2189, zwischen den flankierenden LEU2 Regionen eingeführt.In the plasmid p679pma1HERG (see 2.1, FIG. 4) for the homologous recombination of the cloned insert at the chromosomal locus of the LEU2 gene in Saccharomyces cerevisiae 5 'and 3' flanking regions of the LEU2 gene are inserted. For the directed integration of the total plasmid including the 4.9 kb pmalHerg composite fragment at the chromosomal locus of the LEU2 gene, a linearization of the plasmid p679pma1HERG at position 2189 was introduced with the restriction endonuclease Not I between the flanking LEU2 regions.

Das erhaltene lineare 9.1 Not I Fragment wurde nach Auftrennung durch Agarosegelelektrophorese zur Transformation des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefestammes, in dem alle bisher beschriebenen hefe-eigenen Transport- und Kanalproteine TRK1, TRK2 und TOK1 spezifisch deletiert sind, verwendet. Dazu wurden Transformanten auf den in dem Plasmid p679 ebenfalls enthaltenen biosynthetischen Marker HIS3 (HIS3+ Protrophie) selektioniert. Aus Einzellen stammende Kolonien wurden weiterhin auf Kulturmedien mit Kaliumkonzentrationen kleiner als 10 mM selektioniert.The linear 9.1 Not I fragment obtained was used after separation by agarose gel electrophoresis to transform the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae yeast strain in which all of the yeast-specific transport and channel proteins TRK1, TRK2 and TOK1 described so far have been specifically deleted. For this purpose, transformants were selected for the biosynthetic marker HIS3 (HIS3 + protrophy), which is also contained in the plasmid p679. Colonies from single cells were further selected on culture media with potassium concentrations less than 10 mM.

Die Transformation des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefestamms mit dem humanen Kaliumionen-Kanal erg Gen unter Kontrolle des pmal- Promotors führte zur Isolierung eines Saccharomyces cerevisiae Hefewirtsstamms, in dem alle bisher beschriebenen hefe-eigenen Transport- und Kanalproteine TRK1, TRK2 und TOK1 spezifisch deletiert sind, und das humane erg Gen (HERG) am chromosomalen Locus des biosynthetischen LEU2 Gens stabil integriert und unter Kontrolle des hefe-eigenen pmal- Promotors exprimiert ist. Die Expression des humanen Kaliumionen-Kanal erg Gens komplementiert den Kaliumtransport defekten Phänotyp der trk1trk2tok1 dreifach Saccharomyces cerevisiae Mutante auf Kulturmedien mit Kaliumkonzentrationen kleiner 10 mM.The transformation of the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae Yeast strain with the human potassium ion channel erg gene under control of the pmal Promoter led to the isolation of a Saccharomyces cerevisiae yeast host strain in which all yeast-owned transport and channel proteins TRK1, TRK2 and TOK1 are specifically deleted, and the human erg gene (HERG) at the chromosomal locus of the biosynthetic LEU2 gene stably integrated and under the control of yeast's own pmal- Promoter is expressed. Expression of the human potassium ion channel erg gene complements the potassium transport defective phenotype of trk1trk2tok1 in triplicate Saccharomyces cerevisiae mutant on culture media with potassium concentrations lower 10 mM.

Anstelle der hefe-eigenen Kaliumtransport- und Kanalproteine wird in diesem Saccharomyces cerevisiae Stamm (Genotyp MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk1Δ51trk2Δ50 tok1Δ50 leu2::pma1HERG HIS3) (siehe auch Fig. 3) ausschließlich der humane HERG Kaliumionen-Kanal exprimiert. Instead of the yeast-specific potassium transport and channel proteins, this Saccharomyces cerevisiae strain (genotype MATα his3-Δ200 leu2-3, 112 trp1-Δ901 urα3-52 suc2-Δ9 trk1Δ51trk2Δ50 tok1Δ50 leu2 :: pma1HERG HIS3) (see also Fig. 3) only the human HERG potassium ion channel is expressed.

3.2 Charakterisierung des HERG exprimierenden Saccharomyces-cerevisiae-Stammes durch RNS-Analyse3.2 Characterization of the HERG-expressing Saccharomyces cerevisiae strain through RNA analysis

Die Bestätigung der Expression des durch homologe Rekombination eingeführten humanen Kaliumionen-Kanal erg Gens (HERG) an den Saccharomyces cerevisiae LEU2 Locus erfolgte durch RNS-Analyse (Fig. 9). In Fig. 8 ist die Nukleinsäure- (SEQ. ID. NO. 17; 8A) und abgeleitete Aminosäuresequenz (SEQ. a. NO. 18; 8B) des humanen erg Kaliumionen-Kanals Gens (HERG) dargestellt. Die Sequenz entspricht der in der Originalpublikation von Trudeau, M.C., Warmke, J.W., Ganetzky, B. and Robertson, G. (1995). Science 269: 92-95 beschriebenen. Die zur RNS Analyse verwendeten Oligonukleotide
The expression of the human potassium ion channel erg gene (HERG) introduced by homologous recombination at the Saccharomyces cerevisiae LEU2 locus was confirmed by RNA analysis ( FIG. 9). In FIG. 8 is the nucleic acid (SEQ ID NO 17;... 8A) and deduced amino acid sequence (SEQ NO 18 a;... 8B) shown of the human ERG potassium ion channel gene (HERG). The sequence corresponds to that in the original publication by Trudeau, MC, Warmke, JW, Ganetzky, B. and Robertson, G. (1995). Science 269: 92-95. The oligonucleotides used for RNA analysis

(SEQ. ID. NO. 19)
H1119 5' CAG CGG CTT GCT CAA CTC CA 3 und
(SEQ. ID. NO. 19)
H1119 5 'CAG CGG CTT GCT CAA CTC CA 3 and

(SEQ. ID. NO. 20)
H 1557 5' GAT GAG GTC CAC CAC AGC CA 3'
(SEQ. ID. NO. 20)
H 1557 5 'GAT GAG GTC CAC CAC AGC CA 3'

sind durch Kursivdruck und Unterstrich angezeigt.are indicated by italics and underscores.

In Fig. 9 sind die Ergebnisse einer "Reverse-Transcription" Polymerase Ketten-Reaktion dargestellt. Dazu wurde RNS von verschiedenen, das humane Kaliumionen-Kanal erg Gen exprimierenden positiven Klonen (Klone Nr. 5, 6, 7, und 8) nach selektivem Wachstum im Kulturmedium mit 10 mM Kalium isoliert. Die Auftrennung der Gesamt-RNS zur Überprüfung der Integrität und Mengenverhältnisse erfolgte im 1%igen denturierenden Agarosegel (linker Teil in Fig. 9). Diese Gesamt-RNS wurde mit Reverser-Transkriptase in komplementäre DNS umgeschrieben und in einer nachfolgenden PCR-Analyse mithilfe erg- spezifischer Oligonukleotide (SEQ. ID. NO. 19)/(SEQ. ID. NO. 20) ein 440 Basenpaare langes Fragment amplifiziert. Zur Kontrolle auf mögliche DNS-Kontamination in der RNS Präparation wurde nicht-umgeschriebene RNS aus Klon Nr. 6 eingesetzt. Zur Kontrolle des korrekten Amplifikationsproduktes wurde 20 pg des Plasmids p679pma1HERG eingesetzt. Zur Kontrolle des Reaktionsgemisches wurde eine Reaktion ohne Matrize durchgeführt (Wasserkontrolle). Die Auftrennung der Fragmente erfolgte in einem 0.8%igen Agarosegel.In Fig. 9, the results are a "reverse transcription" polymerase chain reaction shown. For this purpose, RNA was isolated from various positive clones expressing the human potassium ion channel erg gene (clones No. 5, 6, 7 and 8) after selective growth in the culture medium with 10 mM potassium. The total RNA was separated in order to check the integrity and quantitative ratios in a 1% denturizing agarose gel (left part in FIG. 9). This total RNA was transcribed into complementary DNA using reverse transcriptase and in a subsequent PCR analysis with the help of erg specific oligonucleotides (SEQ. ID. NO. 19) / (SEQ. ID. NO. 20) a fragment of 440 base pairs in length was amplified . To check for possible DNA contamination in the RNA preparation, non-rewritten RNA from clone No. 6 was used. 20 pg of the plasmid p679pma1HERG was used to check the correct amplification product. To control the reaction mixture, a reaction was carried out without a template (water control). The fragments were separated in a 0.8% agarose gel.

ErgebnisResult

Durch RNS-Analyse mit der RT-PCR erfolgte die Bestätigung der Expression des durch homologe Rekombination eingeführten humanen Kaliumionen-Kanal erg Gens (HERG) in den trk1trk2tok1 dreifach mutanten Saccharomyces cerevisiae Hefestamm. The expression of the was confirmed by RNA analysis with the RT-PCR homologous recombination introduced human potassium ion channel erg gene (HERG) in the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae yeast strain.  

3.3 Charakterisierung des HERG exprimierenden Saccharomyces-cerevisiae-Stammes durch Wachstumstests auf Kalium-limitierten Medien3.3 Characterization of the HERG-expressing Saccharomyces cerevisiae strain through growth tests on potassium-limited media

Kulturen von Saccharomyces cerevisiae Wildstamm, des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Hefestammes eines HERG exprimierenden Stammes wurden im Vollmedium YPD (2% yeast extract, 1% peptone) mit 2% D-glucose, pH 5.0 bei 30°C über Nacht unter Schütteln angezogen. 1 × 105 Zellen wurden auf Vollmedium-Agarplatten ausgestrichen, bei 30°C über Nacht inkubiert und auf selektive Agarplatten (0.67% yeast nitrogen base with amino acids, 0.5% NH4SO4, 2% D-glucose) mit 100 oder 10 mM KCl bei pH 5.5 und pH 5.0 plattiert. Diese Platten wurden für 48 Stunden bei 30°C inkubiert. In Fig. 10 ist das Wachstum der isolierten trkltrk2tok1 Saccharomyces cerevisiae Dreifach-Mutante mit defektem Kaliumtransport in Abhängigkeit von der Kaliumkonzentration im Kulturmedium gezeigt. Der Saccharomyces cerevisiae Hefestamm mit Defekten in allen Kaliumtranslokations- Systemen TRK1, TRK2 und TOK1 (trk1trk2tok1, Dreifach-Mutante) wächst nicht mit niedrigen Kaliumkonzentrationen (10 mM) im Medium bei pH 5.0 und pH 5.5. Im Gegensatz zur Saccharomyces cerevisiae Dreifach-Mutante ist der das humane Kaliumionen-Kanal erg Gen (HERG) exprimierende Stamm in der Lage, auf 10 mM Kalium im Medium bei pH 5.0 und pH 5.5 dem Saccharomyces cerevisiae Wildstamm vergleichbar gut zu wachsen.Cultures of Saccharomyces cerevisiae wild strain, of the trk1trk2tok1 triple mutant yeast strain of a HERG-expressing strain were grown in the full medium YPD (2% yeast extract, 1% peptone) with 2% D-glucose, pH 5.0 at 30 ° C. overnight with shaking. 1 × 10 5 cells were spread on full-medium agar plates, incubated at 30 ° C. overnight and on selective agar plates (0.67% yeast nitrogen base with amino acids, 0.5% NH 4 SO 4 , 2% D-glucose) with 100 or 10 mM KCl plated at pH 5.5 and pH 5.0. These plates were incubated at 30 ° C for 48 hours. In Fig. 10 the growth of the isolated trkltrk2tok1 Saccharomyces cerevisiae triple mutant is shown with broken potassium transport in response to the potassium concentration in the culture medium. The Saccharomyces cerevisiae yeast strain with defects in all potassium translocation systems TRK1, TRK2 and TOK1 (trk1trk2tok1, triple mutant) does not grow with low potassium concentrations (10 mM) in the medium at pH 5.0 and pH 5.5. In contrast to the Saccharomyces cerevisiae triple mutant, the strain expressing the human potassium ion channel erg gene (HERG) is able to grow to 10 mM potassium in the medium at pH 5.0 and pH 5.5, comparable to the Saccharomyces cerevisiae wild strain.

3.4 Charakterisierung des HERG exprimierenden Saccharomyces-cerevisiae-Stammes durch Wachstumstests in Gegenwart von Inhibitoren3.4 Characterization of the HERG-expressing Saccharomyces cerevisiae strain by Growth tests in the presence of inhibitors

Kulturen von Saccharomyces cerevisiae Wildstamm, des trk1trk2tok1 dreifach mutanten Hefestamms und dem HERG exprimierenden Stamm wurden im Vollmedium YPD (2% yeast extract, 1% peptone) mit 2% D-glucose, pH 5.0 bei 30°C über Nacht unter Schütteln angezogen. 1 × 105 Zellen wurden auf Vollmedium-Agarplatten ausgestrichen, bei 30°C über Nacht inkubiert und auf selektive Agarplatten (0.67% yeast nitrogen base with amino acids, 0.5% NH4SO4, 2% D-glucose, pH 5.5) mit 10 mM KCl und 1 mM Barium, 1 mM Cäsium, 40 µM Lanthan und 20 nM Astemisol plattiert. Diese Platten wurden für 48 Stunden bei 30°C inkubiert.Cultures of Saccharomyces cerevisiae wild strain, the trk1trk2tok1 triple mutant yeast strain and the HERG-expressing strain were grown in the full medium YPD (2% yeast extract, 1% peptone) with 2% D-glucose, pH 5.0 at 30 ° C. overnight with shaking. 1 × 10 5 cells were streaked on full-medium agar plates, incubated at 30 ° C. overnight and on selective agar plates (0.67% yeast nitrogen base with amino acids, 0.5% NH 4 SO 4 , 2% D-glucose, pH 5.5) 10 mM KCl and 1 mM barium, 1 mM cesium, 40 µM lanthanum and 20 nM astemisole plated. These plates were incubated at 30 ° C for 48 hours.

ErgebnisResult

Die Restaurierung des Kaliumaufnahme Wildtyp Phänotyps ist abhängig von der heterologen Expression des HERG Kaliumionen-Kanals, wie anhand der Inhibierung des exprimierten HERG auf 10 mM Kalium enthaltenden Agarplatten in der Gegenwart von 1 mM Barium, 1 mM Cäsium, 40 µM Lanthan und 20 nM Astemisol bestätigt wurde (Fig. 11). The restoration of the potassium uptake wild-type phenotype depends on the heterologous expression of the HERG potassium ion channel, such as on the basis of the inhibition of the expressed HERG on agar plates containing 10 mM potassium in the presence of 1 mM barium, 1 mM cesium, 40 μM lanthanum and 20 nM astemisole was confirmed ( Fig. 11).

Durch die Inhibierung des heterolog exprimierten HERG Kaliumionen-Kanals kann der trk1trk2tok1 dreifach-mutante Saccharomyces cerevisiae Stamm mit Defekten in allen Kaliumtranslokations-Systemen auf 10 mM Kaliumkonzentration nicht mehr wachsen. By inhibiting the heterologously expressed HERG potassium ion channel, the trk1trk2tok1 triple mutant Saccharomyces cerevisiae strain with defects in all Potassium translocation systems no longer grow to 10 mM potassium concentration.  

PublikationslisteList of publications

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Sequenzliste Sequence list

Claims (9)

1. Ein genetisch modifizierter Saccharomyces-cerevisiae-Hefestamm, dessen eigene Kaliumtranslokations-Systeme TRK1, TRK2 und TOK1 spezifisch deletiert sind und in dem die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG) stabil in das Hefegenom integriert und exprimiert ist.1. A genetically modified Saccharomyces cerevisiae yeast strain, its own Potassium translocation systems TRK1, TRK2 and TOK1 are specifically deleted and in which the nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG) is stable in the yeast genome is integrated and expressed. 2. Saccharomyces-cerevisiae-Mutanten mit Defekten in der Kaliumaufnahme die erhältlich sind durch Mutation der Gene für die Kaliumtranslokations-Systeme TRK1, TRK2 und TOK1, durch Einführung einer oder mehrerer selektiver Marker (Auxotrophien und/oder Resistenzen).2. Saccharomyces cerevisiae mutants with defects in the potassium uptake available are by mutation of the genes for the potassium translocation systems TRK1, TRK2 and TOK1, by introducing one or more selective markers (auxotrophies and / or Resistances). 3. Saccharomyces-cerevisiae-trk1trk2tok1-Mutanten.3. Saccharomyces cerevisiae trk1trk2tok1 mutants. 4. Verwendung der Saccharomyces-cerevisiae-trk1trk2tok1-Mutanten nach Anspruch 1 oder 2 als Wirtsorganismus zur homologen oder heterologen Expression von humanen Kaliumionen-Kanälen.4. Use of the Saccharomyces cerevisiae trk1trk2tok1 mutants according to claim 1 or 2 as a host organism for the homologous or heterologous expression of human Potassium ion channels. 5. Das Verfahren der stabilen Integration humaner Kaliumionen-Kanalgene zur heterologen Expression in das Genom eines Saccharomyces-cerevisiae-trk1trk2tok1- Hefewirtsstammes.5. The process of stable integration of human potassium ion channel genes to heterologous Expression in the genome of a Saccharomyces cerevisiae trk1trk2tok1 Hefewirtsstammes. 6. Ein Verfahren zur Detektion spezifischer Modulatoren des HERG Kaliumionen-Kanals, einschließlich:
  • a) Die Behandlung des Saccharomyces-cerevisiae-Hefewirtsstamms, der die Nukleinsäuresequenz für den humanen erg Kaliumionen-Kanal (HERG) oder ein funktionelles Derivat oder eine Mutationsform dieses Kaliumionen-Kanals aber nicht die der Hefe eigenen TRK1, TRK2 und TOK1 Kaliumtranslokations-Systeme exprimiert mit Testsubstanzen,
  • b) Wachstumsbestimmungen in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz,
  • c) Messungen des Anstiegs oder der Abnahme des Kaliumtransportes derjenigen Stämme in Anwesenheit oder nach Anwendung einer Testsubstanz.
6. A method of detecting specific HERG potassium ion channel modulators, including:
  • a) The treatment of the Saccharomyces cerevisiae yeast host strain which expresses the nucleic acid sequence for the human erg potassium ion channel (HERG) or a functional derivative or a mutation form of this potassium ion channel but not the yeast-specific TRK1, TRK2 and TOK1 potassium translocation systems with test substances,
  • b) growth determinations in the presence or after application of a test substance,
  • c) measurements of the increase or decrease in the potassium transport of those strains in the presence or after application of a test substance.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 4 zur Detektion von anti-arrythmischen Substanzen.7. A method according to claim 4 for the detection of anti-arrhythmic substances. 8. Ein Verfahren nach Anspruch 4 zur Detektion von anti-fibrillatorischen Substanzen.8. A method according to claim 4 for the detection of anti-fibrillatory substances. 9. Ein Verfahren nach Anspruch 4 zur Detektion von anti-entzündlichen Substanzen.9. A method according to claim 4 for the detection of anti-inflammatory substances.
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