DE3919852A1 - Mini-proinsulin, its preparation and use - Google Patents

Mini-proinsulin, its preparation and use

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DE3919852A1
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Michael Dr Doerschug
Paul Dr Habermann
Gerhard Dr Seipke
Eugen Dr Uhlmann
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    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
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Abstract

A mini-proinsulin in which the C chain is replaced by linkage of the A chain and the B chain by the amino acid Arg shows insulin activity and is suitable for the production of pharmaceutical compositions for the treatment of diabetes mellitus. It can furthermore be converted simply with trypsin into an insulin derivative whose B chain is extended by Arg. The latter can be converted with carboxypeptidase B into insulin. However, the mini-proinsulin can also advantageously be converted into insulin directly in a one-pot process.

Description

Die Erfindung betrifft ein neues "Mini-Proinsulin", bei dem die unverkürzte B-Kette nur über einen Argininrest an die A-Kette gebunden ist. Aus diesem Mini-Proinsulin ist Humaninsulin ohne aufwendige chemische Umsetzung zugänglich.The invention relates to a new "mini-proinsulin", where the un-shortened B chain only one Arginine residue is attached to the A chain. For this mini proinsulin is human insulin without elaborate chemical Implementation accessible.

Mini-Proinsuline mit einer verkürzten C-Kette sind bekannt. So haben R. Wetzel et al., Gene 16 (1981), 63-71, ein Proinsulin mit einer auf sechs Aminosäuren verkürzten C-Kette beschrieben. Aus der europäischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer (EP-A) 00 55 945 sind entsprechende Proinsuline bekannt, deren C-Kette bis auf zwei Aminosäuren verkürzt ist.Mini-Proinsulins with a shortened C chain are known. Thus, R. Wetzel et al., Gene 16 (1981), 63-71 Proinsulin with a truncated to six amino acids C-chain described. From the European patent application with the publication number (EP-A) 00 55 945 are corresponding Proinsulins are known whose C chain down to two amino acids is shortened.

Aus der EP-A 01 63 529 sind Insulinvorläufer mit einer verkürzten B-Kette bekannt, bei denen die C-Kette entweder ganz entfällt oder aber - bis auf eine Aminosäure - verkürzt ist. Diese Vorprodukte werden durch trypsinkatalysierte Transpeptidierung mit einem a-Threoninester in reifes Humaninsulin überführt.From EP-A 01 63 529 insulin precursors with a truncated B chain are known in which the C chain is either completely eliminated or - except for an amino acid - is shortened. These precursors are converted to mature human insulin by trypsin-catalyzed transpeptidation with an a- threonine ester.

Demgegenüber betrifft die Erfindung das Human-Des-(32-65)-Proinsulin oder Mini-Proinsulin der Formel IIn contrast, the invention relates to human des- (32-65) -proinsulin or mini-proinsulin of the formula I.

B(1-30)-Arg-A(1-21) (I)B (1-30) -Arg-A (1-21) (I)

in der B(1-30) und A(1-21) die B- bzw. A-Kette des Humaninsulins bedeuten. Diese Verbindung dient nicht nur als Zwischenprodukt zur Herstellung von Human-Insulin-ArgB31-OH, im folgenden "Mono-Arg-Insulin" genannt, das aus den europäischen Patentschriften (EP-B) 01 32 769 und 01 32 770 bekannt ist, sowie von Humaninsulin, sondern sie zeigt auch selbst eine gewisse Insulinaktivität.in B (1-30) and A (1-21) represent the B and A chains of human insulin, respectively. This compound serves not only as an intermediate for the production of human insulin Arg B31 -OH, hereinafter referred to as "Mono Arg insulin", which is known from European patents (EP-B) 01 32 769 and 01 32 770, as well as human insulin, but it also shows some insulin activity itself.

Die Erfindung betrifft deshalb auch die Verbindung der Formel I zur Verwendung als Heilmittel, insbesondere zur Behandlung des Diabetes mellitus, und weiterhin Arzneimittel, enthaltend die Verbindung der Formel I, sowie Arzneimittel aus einem pharmakologisch unbedenklichen Träger und der Verbindung der Formel I.The invention therefore also relates to the compound of Formula I for use as a remedy, in particular for Treatment of diabetes mellitus, and continue Medicaments containing the compound of the formula I, as well as drugs from a pharmacologically acceptable Carrier and the compound of formula I.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der Verbindung der Formel I zur Herstellung des Mono-Arg-Insulins der Formel IIFurthermore, the invention relates to the use of A compound of the formula I for the preparation of the mono-arg-insulin of formula II

in der A(1-21) und B(1-30) die vorstehend genannten Bedeutungen haben und die -S-S-Brücken wie im Insulin angeordnet sind, und von Humaninsulin, durch enzymatische Spaltung. Besonders vorteilhaft ist die unmittelbare Überführung der Verbindung der Formel I in Insulin in einer "Eintopfreaktion".in the A (1-21) and B (1-30) are the above Have meanings and the -S-S bridges as in insulin are arranged, and of human insulin, by enzymatic Cleavage. Particularly advantageous is the immediate Transfer of the compound of formula I into insulin in one "One-pot reaction".

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine für diese Verbindung codierende Genstruktur in einer Wirtszelle, vorzugsweise in einem Bakterium wie E. coli, oder in einer Hefe, insbesondere Saccharomyces cerevisiae, exprimiert und, wenn die Genstruktur für ein Fusionsprotein codiert, die Verbindung der Formel I aus diesem Fusionsprotein freisetzt. Die Erfindung betrifft außerdem DNA-Sequenzen, die für die Verbindung der Formel I codieren, Genstrukturen oder Plasmide, die diese DNA enthalten, sowie Wirtszellen, insbesondere Bakterien wie E. coli- oder Hefezellen, vor allem Hefen der Art Saccharomyces cerevisiae, die solche Genstrukturen oder Plasmide enthalten. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Fusionsproteine, die eine Verbindung der Formel I enthalten, vorzugsweise Fusionsproteine, in denen die Verbindung der Formel I über das BrückengliedThe invention further relates to a method for Preparation of the compound of the formula I which is characterized is characterized in that one for this connection coding gene structure in a host cell, preferably in a bacterium such as E. coli, or in a yeast, in particular Saccharomyces cerevisiae, and when expressed encoded the gene structure for a fusion protein, the Releases the compound of formula I from this fusion protein. The invention also relates to DNA sequences useful for the Compound of formula I encode gene structures or Plasmids containing this DNA, as well as host cells, especially bacteria such as E. coli or yeast cells, before  all yeasts of the species Saccharomyces cerevisiae, those Gene structures or plasmids included. The invention further refers to fusion proteins that have a Contain compound of formula I, preferably Fusion proteins in which the compound of the formula I via the bridge link

-Met-Ile-Glu-Gly-Arg--Met-Ile-Glu-Gly-Arg-

an den "Ballastanteil" des Fusionsproteins gebunden ist.is bound to the "ballast portion" of the fusion protein.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden näher erläutert.Further preferred embodiments of the invention are in explained in more detail below.

Die Figuren dienen zur Erläuterung der Beispiele, wobei Fig. 1 (und deren Fortsetzung in Fig. 1a und 1b) die Konstruktion der E. coli-Expressionsvektoren pIK10 und pSW3 und Fig. 2 (und deren Fortsetzung in Fig. 2a und 2b) die des Hefe-Expressionsvektors pαfB102 bzw. pαfB104 zeigt. Diese Vektoren codieren für Mini-Proinsulin.The figures serve to illustrate the examples, wherein Fig. 1 (and its continuation in Fig. 1a and 1b), the construction of E. coli expression vectors pIK10 and pSW3 and Fig. 2 (and their continuation in Fig. 2a and 2b) of the yeast expression vector p α fB102 and p α fB104, respectively. These vectors encode mini-proinsulin.

Es wurde nun gefunden, daß das Mini-Proinsulin die korrekte Faltung aufweist, so daß nach Spaltung mit Trypsin fast quantitativ Mono-Arg-Insulin entsteht. Es ergibt sich also ein überraschend einfaches Verfahren zur Herstellung von Mono-Arg-Insulin. Aus diesem kann in an sich bekannter Weise Humaninsulin hergestellt werden. Weiterhin dient Mono-Arg-Insulin als Wirkstoff in Arzneimitteln (EP-B 01 32 769).It has now been found that the mini-proinsulin the correct Has folding, so that after cleavage with trypsin almost quantitative mono-arg-insulin is produced. So it turns out a surprisingly simple process for the production of Mono-Arg-insulin. For this can be known per se How to make human insulin. Continues to serve Mono Arg insulin as active ingredient in medicines (EP-B 01 32 769).

In der EP-A 02 29 998 wurde der Expressionsvektor pK50 beschrieben. Mini-Proinsulin kann in Form eines Fusionsproteins entsprechend dieser Konstruktion in einem Bakterium wie E. coli hergestellt werden.In EP-A 02 29 998, the expression vector pK50 described. Mini proinsulin may take the form of a Fusion protein according to this construction in one Bacterium such as E. coli.

Das schwerlösliche Fusionsprotein kann durch Waschen mit neutralen Pufferlösungen angereichert werden. Durch Halogencyanspaltung (E. Gross und B. Wittkop, J. Am. Chem. Soc. 82 [1961], 1510-1517) wird das Mini-Proinsulin freigesetzt. Dieses liegt noch nicht in der biologisch aktiven Form vor, sondern besteht aus einer uneinheitlichen Mischung mit verschiedenen inter- und intramolekularen Disulfidbrücken, eventuell auch mit anderen Proteinfragmenten. Als chemisch einheitliches, relativ stabiles Derivat stellt man die S-Sulfonat-Form des Moleküls her (P. G. Katsoyannis et al., Biochemistry 6 [1967], 2635-2641). Dieses Derivat läßt sich sehr gut durch Ionenaustausch-Chromatographie reinigen und ist ein bewährtes Ausgangsmaterial für die Faltung in die native Raumstruktur unter Ausbildung der korrekten Disulfidbrücken (Y. C. Du et al., Sci. Sin. 15 [1965], 229-236; H. P. Gattner et al., Hoppe-Seylers, Z. physiol. Chem. 362 [1981], 1943-1949; B. H. Frank et al. in: "Peptides: Synthesis-Structure-Function", D. H. Rich und E. Gross, Hrsg., [1981], 1043-1049). Der Erfolg dieser Faltung wird durch HPLC-Analyse der nach Spaltung mit S. aureus-Protease V8 entstehenden Fragmente abgesichert (U. Grau, Diabetes 34 [1985], 1174-1180).The sparingly soluble fusion protein can be washed by washing with neutral buffer solutions are enriched. By  Cyanogen halide cleavage (E. Gross and B. Wittkop, J. Am. Chem. Soc. 82 [1961], 1510-1517) becomes the mini-proinsulin released. This is not yet in the biological active form, but consists of a nonuniform Mixture with different intermolecular and intramolecular ones Disulfide bridges, possibly with others Protein fragments. As chemically uniform, relative stable derivative is the S-sulfonate form of Molecule (P.G. Katsoyannis et al., Biochemistry 6 [1967], 2635-2641). This derivative works very well purified by ion exchange chromatography and is a Proven source material for folding into the native Spatial structure with formation of the correct disulfide bridges (Y.C. Du et al., Sci. Sin. 15 [1965], 229-236; Gattner et al., Hoppe-Seylers, Z. Physiol. Chem. 362 [1981], 1943-1949; B.H. Frank et al. in: "Peptides: Synthesis Structure Function ", D.H. Rich and E. Gross, Eds., [1981], 1043-1049). The success of this convolution will be by HPLC analysis of after cleavage with S. aureus protease V8 arising fragments secured (U. Gray, Diabetes 34 [1985], 1174-1180).

Die Freisetzung von Mono-Arg-Insulin bzw. Insulin durch Einwirkung von Trypsin bzw. Carboxypeptidase B bzw. durch gleichwirkende Enzyme (W. Kemmler et al., J. Biol. Chem. 246 [1971], 2780-2795) verläuft ausgesprochen unkompliziert, denn es erweist sich hier als besonders vorteilhaft, daß die Zahl möglicher Spaltstellen gegenüber dem normalen Proinsulin reduziert ist. Dadurch ist die Spaltung erheblich einfacher (im Hinblick auf die Bildung von Nebenprodukten wie bei der Herstellung von Des-B30-Insulin oder Desocta-B23-B30-Insulin) zu steuern. Sowohl Mono-Arg-Insulin als auch Insulin lassen sich in bekannter Weise durch Ionenaustausch-Chromatographie in hochreiner Form isolieren. Die Bildung des Insulins und des Mono-Arg-Derivates, der Verlauf der Reinigung und die Qualität des Endproduktes werden mit üblichen RP-HPLC-Verfahren (G. Seipke et al., Angew. Chem. 98 [1986], 530-548) überprüft. The release of Mono Arg insulin or insulin by Influence of trypsin or carboxypeptidase B or by equivalent enzymes (W. Kemmler et al., J. Biol. Chem. 246 [1971], 2780-2795) is extremely uncomplicated, because it proves to be particularly advantageous here that the Number of possible cleavage sites compared to the normal one Proinsulin is reduced. As a result, the split is significant easier (with regard to the formation of by-products as in the preparation of Des-B30 insulin or Desocta B23 B30 insulin) to control. Both mono-arg insulin Insulin can be in a known manner by Isolate ion exchange chromatography in a highly pure form. The formation of insulin and the mono-Arg derivative, the Course of cleaning and the quality of the final product are prepared by conventional RP-HPLC methods (G. Seipke et al. Angew. Chem. 98 [1986], 530-548).  

Überraschenderweise kommt es bei der Spaltung von Mini-Proinsulin im Gegensatz zu natürlichem Proinsulin kaum zur Bildung von Insulin-Des-B30. Da sich letzteres nur sehr schwer von Insulin trennen läßt, wird bei der Insulingewinnung aus natürlichem Proinsulin die "Zweitopfreaktion" bevorzugt, d. h. die Hauptprodukte der tryptischen Spaltung, Insulin-ArgB31-ArgB32 und Mono-Arg-Insulin, werden zunächst über Ionenaustauscher in bekannter Weise von Insulin-Des-B30 getrennt und anschließend mittels Carboxypeptidase B zu Humaninsulin gespalten (EP-B 01 95 691). Dagegen läßt sich das Mini-Proinsulin in idealer Weise in einer "Eintopfreaktion" unter gleichzeitiger Verwendung von Trypsin und Carboxypeptidase B bzw. mittels gleichwirkender Enzyme zu Humaninsulin umwandeln.Surprisingly, the cleavage of mini-proinsulin, unlike natural proinsulin, is unlikely to produce insulin-Des-B30. Since the latter is very difficult to separate from insulin, in insulin recovery from natural proinsulin, the "second-pot reaction" is preferred, ie the main products of tryptic cleavage, insulin-Arg B31 -Arg B32 and mono-Arg insulin, are first on ion exchanger in separated from insulin des-B30 and then cleaved by means of carboxypeptidase B to human insulin (EP-B 01 95 691). In contrast, the mini-proinsulin can ideally be converted into human insulin in a "one-pot reaction" with simultaneous use of trypsin and carboxypeptidase B or by means of enzymes having the same effect.

Die Expression der Verbindung der Formel I in Hefe mit anschließender Sekretion ist besonders vorteilhaft, da das korrekt gefaltete Proinsulinderivat direkt zu isolieren ist. Als Wirtssysteme wählt man Hefen, wie sie beispielsweise in der EP-A 02 48 227 aufgeführt sind, so z. B. Pichia pastoris, Hansenula polymorphis, Schizosaccharomyces pombe oder bevorzugt Saccharomyces cerevisiae.The expression of the compound of formula I in yeast with subsequent secretion is particularly advantageous since the to correctly isolate correctly folded proinsulin derivative is. As host systems, yeasts are chosen, as they are For example, in EP-A 02 48 227 are listed, such. B. Pichia pastoris, Hansenula polymorphis, Schizosaccharomyces pombe or preferably Saccharomyces cerevisiae.

Vektoren für die Expression in Hefen sind in großer Zahl bekannt. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Insulinderivats wird im folgenden anhand des Hefe-α-Faktorsystems beschrieben, was jedoch nur als beispielhaft zu verstehen ist, da in an sich bekannter Weise auch andere Expressionssysteme eingesetzt werden können.Vectors for expression in yeasts are known in large numbers. The preparation of the insulin derivative according to the invention is described below on the basis of the yeast α- factor system, which is only to be understood as an example since other expression systems can also be used in a manner known per se.

Die Struktur des Hefe-Pheromongens MFα ist bekannt aus der Publikation Kurjan und Herskovitz, Cell 30 (1982), 933-943, wo auch die Möglichkeit der Expression anderer Gene und die Sekretion der Genprodukte diskutiert wird. Diesbezüglich kann auch auf Brake et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 (1984), 4642-4646, verwiesen werden. The structure of the yeast pheromone gene MF α is known from the publication Kurjan and Herskovitz, Cell 30 (1982), 933-943, where the possibility of expression of other genes and the secretion of gene products is discussed. In this regard, Brake et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 (1984), 4642-4646.

Alternativ kann ein Hefe-"Killertoxin"-System verwendet werden, oder die Sekretion über das System der sauren Phosphatase oder der Invertase ausgenutzt werden.Alternatively, a yeast "killer toxin" system may be used be, or the secretion on the system of acid Phosphatase or the invertase are exploited.

Als Hefevektoren werden vorteilhaft sogenannte "shuttle"-Vektoren verwendet, die einen bakteriellen Plasmid- und einen Hefeplasmid-Replikationsursprung sowie ein Gen oder Gene zur Selektion in beiden Wirtssystemen aufweisen. Ferner enthalten solche Vektoren die zur Expression fremder Gene notwendigen Promotorsequenzen und gegebenenfalls zur Verbesserung der Ausbeute eine Terminatorsequenz, so daß das heterologe Gen - zweckmäßig fusioniert an sekretorische Signale - zwischen Promotor und Terminator angeordnet ist. Solche Vektoren sind beispielsweise in der US-A 47 66 073 beschrieben.As Hefevektoren be advantageous so-called "shuttle" vectors used a bacterial Plasmid and a yeast plasmid replication origin as well a gene or genes for selection in both host systems respectively. Furthermore, such vectors contain the Expression of foreign genes necessary promoter sequences and optionally to improve the yield Terminator sequence, so that the heterologous gene - appropriate fused to secretory signals - between promoter and Terminator is arranged. Such vectors are For example, in US-A 47 66 073 described.

Der genetische Code ist bekanntlich "entartet", d. h. daß nur für zwei Aminosäuren eine einzige Nukleotidsequenz codiert, während den restlichen 18 codierbaren Aminosäuren zwei bis sechs Tripletts zuzuordnen sind. Für die Synthese des Gens für das Mini-Proinsulin steht somit eine große Vielfalt von Codon-Kombinationen zur Auswahl. Es wurde nun gefunden, daß die für Mini-Proinsulin codierende DNA-Sequenz I (die im Anhang in Form der beiden Genfragmente IK I [Tabelle 1] und IK II [Tabelle 2] wiedergegeben ist) besonders vorteilhaft ist, da sie auf den Codongebrauch sowohl von Hefe als auch von E. coli optimiert ist.The genetic code is known to be "degenerate," d. H. that only for two amino acids a single nucleotide sequence coded while the remaining 18 codable amino acids two to six triplets are assigned. For the synthesis the gene for the mini-proinsulin is thus a great one Variety of codon combinations to choose from. It became now found that the mini-proinsulin coding DNA sequence I (attached in the form of the two gene fragments IK I [Table 1] and IK II [Table 2] is reproduced) is particularly advantageous because it is based on the codon usage is optimized by both yeast and E. coli.

Am 5′-Ende des codierenden Stranges der DNA-Sequenz I befindet sich eine "überhängende" DNA-Sequenz, entsprechend der Restriktionsendonuklease KpnI. Am 3′-Ende des codierenden Stranges ist dagegen die einzelsträngige Sequenz entsprechend dem Restriktionsenzym HindIII überhängend. Diese beiden unterschiedlichen Erkennungssequenzen gewährleisten die Insertion der DNA-Sequenz I in Plasmide in der gewünschten Orientierung. Der codierenden Sequenz folgen auf das Triplett Nr. 65 für Asparagin zwei Translations-Terminationscodons (Stop-Codons). Eine interne singuläre Schnittstelle für das Restriktionsenzym PstI (Codon 41/42) ermöglicht die Subklonierung zweier Genfragmente, die in gut untersuchte Plasmide wie pUC18 oder Derivate dieser Plasmide eingebaut werden können.At the 5 'end of the coding strand of the DNA sequence I there is an "overhanging" DNA sequence, accordingly the restriction endonuclease KpnI. At the 3'-end of the coding strand, however, is the single-stranded sequence according to the restriction enzyme HindIII overhanging. These two different recognition sequences ensure the insertion of the DNA sequence I into plasmids in the desired orientation. Follow the coding sequence on the triplet No. 65 for asparagine two  Translation termination codons (stop codons). An internal one unique site for the restriction enzyme PstI (Codon 41/42) allows the subcloning of two Gene fragments expressed in well-studied plasmids such as pUC18 or derivatives of these plasmids can be incorporated.

Zusätzlich wurden innerhalb des Strukturgens eine Reihe von weiteren singulären Erkennungssequenzen für Restriktionsenzyme eingebaut, die einerseits einen Zugang zu Teilsequenzen des Proinsulins schaffen und andererseits die Durchführung von Mutationen erlauben:In addition, within the structural gene, a number of further singular recognition sequences for Restriction enzymes incorporated, on the one hand an access to create partial sequences of the proinsulin and on the other hand allow the execution of mutations:

Restriktionsenzymrestriction enzyme Schnitt nach Nukleotid Nr.Cut to nucleotide no. (codierender Strang)(coding strand) AccIAcc 201201 DraIIIDraIII 4646 FnuDIIFnuDII 107107 HgaIHgaI 105105 HindIIIHind 213213 HinfIHinfI 1717 HpaIHpa 2222 HphIHphI 7676 MaeIMae I 155155 MaeIIIMaelll 191191 MboIIMbo 8989 MluIMluI 106106 NcoINcoI 207207 NlaIIINlaIII 208208 PvuIIPvuII 175175 SalISall 201201 SpeISpel 154154 StyIStyl 207207 TaqITaqI 202202

Die DNA-Sequenz I wurde in wesentlichen Punkten von der natürlichen Sequenz abgeändert. Dadurch war die Einführung der zahlreichen singulären Schnittstellen für Restriktionsenzyme möglich.The DNA sequence I has been distinguished in essential points from the modified natural sequence. This was the introduction  the numerous singular interfaces for Restriction enzymes possible.

Die DNA-Sequenz I läßt sich aus insgesamt 6 Oligonukleotiden mit einer Kettenlänge von 47 bis 96 Nukleotideinheiten aufbauen. Dabei verfährt man wie nachfolgend beschrieben.The DNA sequence I can be composed of a total of 6 oligonucleotides with a chain length of 47 to 96 nucleotide units build up. The procedure is as described below.

Das Genfragment IK I (Tabelle 1) läßt sich aus 4 Oligonukleotiden mit einer Kettenlänge von 47 bis 74 Einheiten aufbauen, indem diese zunächst chemisch synthetisiert und dann über "sticky ends" von 3 Nukleotiden enzymatisch verknüpft werden. Die sticky ends entsprechen denen des Restriktionsenzyms DraIII, was für spätere Modifikationen von Vorteil ist.
Das Genfragment IK II (Tabelle 2) ist aus zwei chemisch synthetisierten Oligonukleotiden mit einer Länge von 88 und 96 Nukleotideinheiten zu erhalten.
The gene fragment IK I (Table 1) can be built up from 4 oligonucleotides with a chain length of 47 to 74 units by first synthesizing them chemically and then enzymatically linking them via "sticky ends" of 3 nucleotides. The sticky ends correspond to those of the restriction enzyme DraIII, which is advantageous for later modifications.
The gene fragment IK II (Table 2) is obtained from two chemically synthesized oligonucleotides with a length of 88 and 96 nucleotide units.

Beispiel 1Example 1 a) Chemische Synthese eines einzelsträngigen Oligonukleotidsa) Chemical synthesis of a single-stranded oligonucleotide

Am Beispiel des Oligonukleotids Nr. 4 (Tabelle 1) wird die Synthese der DNA-Bausteine erläutert. Für die Festphasensynthese wird das am 3′-Ende stehende Nukleosid, im vorliegenden Falle also Adenin (Nukleotid Nr. 125), über die 3′-Hydroxyfunktion kovalent an einen Träger gebunden verwendet. Trägermaterial ist mit langkettigen Aminoalkylresten funktionalisiertes CPG ("Controlled Pore Glass").The example of the oligonucleotide no. 4 (Table 1) is the Synthesis of the DNA building blocks explained. For the Solid phase synthesis becomes the 3'-end nucleoside, In the present case, therefore, adenine (nucleotide No. 125), about the 3'-hydroxy function covalently bonded to a support used. Carrier material is long-chain Aminoalkyl radicals functionalized CPG ("Controlled Pore Glass ").

In den folgenden Syntheseschritten wird die Basenkomponente als 5′-O-Dimethoxytritylnucleosid-3′-phosphorigsäure-β-cyanoethylester-dialkylamid eingesetzt, wobei das Adenin als N⁶-Benzoyl-Verbindung, das Cytosin als N⁴-Benzoyl-Verbindung, das Guanin als N²-Isobutyryl-Verbindung und das Thymin ohne Schutzgruppe vorliegen.In the following synthesis steps, the base component is used as 5'-O-dimethoxytrityl nucleoside 3'-phosphorous acid β- cyanoethyl ester dialkylamide, wherein the adenine as N⁶-benzoyl compound, the cytosine as N⁴-benzoyl compound, the guanine as N² Isobutyryl compound and the thymine without protective group.

25 mg des polymeren Trägers, der 0,2 µmol 5′-O-Dimethoxy­ trityl-N⁴-Benzoyl-2′-desoxyadenosin gebunden enthält, werden nacheinander mit folgenden Agentien behandelt:25 mg of the polymeric carrier containing 0.2 μmol of 5'-O-dimethoxy trityl-N⁴-benzoyl-2'-deoxyadenosine bound treated successively with the following agents:

  • A) AcetonitrilA) acetonitrile
  • B) 3% Trichloressigsäure in DichlormethanB) 3% trichloroacetic acid in dichloromethane
  • C) AcetonitrilC) acetonitrile
  • D) 5 µmol des entsprechenden Nukleosid-3′-O-phosphits und 25 µmol Tetrazol in 0,15 ml wasserfreiem AcetonitrilD) 5 μmol of the corresponding nucleoside 3'-O-phosphite and 25 μmol tetrazole in 0.15 ml anhydrous acetonitrile
  • E) AcetonitrilE) acetonitrile
  • F) 20% Acetanhydrid in Tetrahydrofuran mit 40% Lutidin und 10% DimethylaminopyridinF) 20% acetic anhydride in tetrahydrofuran with 40% lutidine and 10% dimethylaminopyridine
  • G) AcetonitrilG) Acetonitrile
  • H) 3% Jod in Lutidin/Wasser/Tetrahydrofuran im Volumenverhältnis 5 : 4 : 1H) 3% iodine in lutidine / water / tetrahydrofuran in Volume ratio 5: 4: 1

Unter "Phosphit" wird hierbei der 2′-Desoxyribose-3′-mono­ phosphorigsäure-mono-β-cyanoethylester verstanden, wobei die dritte Valenz durch einen Diisopropylaminorest abgesättigt ist. Die Ausbeuten der einzelnen Syntheseschritte können jeweils nach der Detritylierungsreaktion B) spektrophotometrisch durch Messung der Absorption des Dimethoxytritylkations bei der Wellenlänge von 496 nm bestimmt werden.By "phosphite" is meant here the 2'-deoxyribose-3'-mono-phosphorous acid mono- β- cyanoethyl ester, the third valence being saturated by a diisopropylamino radical. The yields of the individual synthesis steps can each be determined spectrophotometrically by measuring the absorption of the dimethoxytrityl cation at the wavelength of 496 nm after the detritylation reaction B).

Nach abgeschlossener Synthese erfolgt die Abspaltung der Dimethoxytritylgruppe wie in A) bis C) beschrieben. Durch die Behandlung mit Ammoniak wird das Oligonukleotid vom Träger gespalten, und zugleich werden die β-Cyanoethylgruppen eliminiert. Eine 16stündige Behandlung der Oligomeren mit konzentriertem Ammoniak bei 50°C spaltet die Aminoschutzgruppen der Basen quantitativ ab. Das so erhaltene Rohprodukt wird durch Polyacrylamid-Gelelektrophorese gereinigt. After completion of the synthesis, the cleavage of the dimethoxytrityl group is carried out as described in A) to C). By treatment with ammonia, the oligonucleotide is cleaved by the carrier and at the same time the β- cyanoethyl groups are eliminated. A 16-hour treatment of the oligomers with concentrated ammonia at 50 ° C quantitatively cleaves the amino protecting groups of the bases. The crude product thus obtained is purified by polyacrylamide gel electrophoresis.

In analoger Weise werden auch die Oligonukleotide 1-3 (Tabelle 1), 5 und 6 (Tabelle 2) hergestellt.In an analogous manner, the oligonucleotides 1-3 (Table 1), 5 and 6 (Table 2).

b) Enzymatische Verknüpfung der einzelsträngigen Oligonukleotideb) Enzymatic linkage of single-stranded oligonucleotides

Zur enzymatischen Phosphorylierung der Oligonukleotide am 5′-Terminus werden je 1 µmol der Oligonukleotide 1 und 4 mit 5 µmol Adenosintriphosphat mit vier Einheiten T4 Polynukleotid-Kinase in 20 µl 50 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,6), 10 mM Magnesiumchlorid und 10 mM Dithiothreitol (DTT) 30 Minuten bei 37°C behandelt. Das Enzym wird durch fünfminütiges Erhitzen auf 95°C desaktiviert. Die Oligonukleotide 2 und 3, welche die "überhängenden" einzelsträngigen Sequenzen bilden, werden nicht phosphoryliert. Dies verhindert bei der nachfolgenden Ligation die Ausbildung größerer Genfragmente.For the enzymatic phosphorylation of the oligonucleotides on 5'-terminus are each 1 .mu.mol of the oligonucleotides 1 and 4 with 5 μmol adenosine triphosphate with four units of T4 Polynucleotide kinase in 20 μl of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.6), 10 mM magnesium chloride and 10 mM dithiothreitol (DTT) treated at 37 ° C for 30 minutes. The enzyme is going through 5 minutes heating to 95 ° C deactivated. The Oligonucleotides 2 and 3, which are the "overhanging" do not form single-stranded sequences phosphorylated. This prevents in the following Ligation the formation of larger gene fragments.

Die Oligonukleotide 1 bis 4 werden wie folgt ligiert: Je 1 µmol der Oligonukleotide 1 und 2 bzw. 3 und 4 werden paarweise hybridisiert, indem diese in jeweils 20 µl 50 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,6), 10 mM Magnesiumchlorid und 10 mM DTT gelöst werden, diese Lösung 5 Minuten auf 95°C erhitzt und binnen 2 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Dabei werden die Oligonukleotide 1 und 4 in Form ihrer 5′-Phosphate eingesetzt. Zur weiteren Verknüpfung der gebildeten bihelikalen DNA-Fragmente werden die Lösungen derselben vereinigt, 15 Minuten auf 60°C erwärmt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann setzt man 2 µl 0,1 M DTT, 16 µl 2,5 mM Adenosintriphosphat (pH 7) sowie 1 µl T4 DNA-Ligase (400 units) zu und inkubiert 16 Stunden bei 22°C.The oligonucleotides 1 to 4 are ligated as follows: 1 μmol each oligonucleotides 1 and 2, and 3 and 4, respectively hybridized in pairs by adding 50 μM each in 20 μl Tris-HCl buffer (pH 7.6), 10 mM magnesium chloride and 10 mM DTT, this solution heated to 95 ° C for 5 minutes and cooled to room temperature within 2 hours. In this case, the oligonucleotides 1 and 4 in the form of their 5'-phosphates used. To further link the formed bihelical DNA fragments become the solutions the same, heated to 60 ° C for 15 minutes and on Room temperature cooled. Then you set 2 ul 0.1 M DTT, 16 ul 2.5 mM adenosine triphosphate (pH 7) and 1 μl T4 DNA ligase (400 units) and incubated for 16 hours at 22 ° C.

Die Reinigung der so erhaltenen Genfragmente (Tabellen 1 und 2) erfolgt durch Gelelektrophorese auf einem 10%igen Polyacrylamidgel (ohne Harnstoffzusatz, 40×20×0,1 cm), wobei als Markersubstanz ØX174 DNA (Fa. BRL), geschnitten mit HinfI, oder pBR322, geschnitten mit HaeIII, dient. The purification of the gene fragments obtained in this way (Tables 1 and 2) by gel electrophoresis on a 10% Polyacrylamide gel (without added urea, 40 × 20 × 0.1 cm), wherein as marker substance ØX174 DNA (BRL), cut with HinfI, or pBR322 cut with HaeIII.  

Beispiel 2example 2 a) Klonierung der synthetisierten DNA-Fragmentea) Cloning of the synthesized DNA fragments

Das handelsübliche Plasmid pUC19 wird mit den Restriktionsenzymen KpnI und PstI geöffnet und das große Fragment (1) über ein 0,8%iges "Seaplaque"-Gel abgetrennt. Dieses Fragment wird mit der synthetischen DNA (2) gemäß Tabelle 1 mit T4 DNA-Ligase umgesetzt und das Ligationsgemisch mit kompetenten E. coli 79/02-Zellen inkubiert. Das Transformationsgemisch wird auf IPTG/Xgal-Platten, die 20 mg/l Ampicillin enthalten, ausplattiert. Aus den weißen Kolonien wird die Plasmid-DNA isoliert und durch Restriktions- und DNA-Sequenzanalyse charakterisiert. Die gewünschten Plasmide erhalten die Bezeichnung pIK1.The commercially available plasmid pUC19 is mixed with the Restriction enzymes KpnI and PstI opened and the big one Fragment (1) separated via a 0.8% "Seaplaque" gel. This fragment is labeled with the synthetic DNA (2) according to Table 1 reacted with T4 DNA ligase and the Ligation mixture with competent E. coli 79/22 cells incubated. The transformation mixture is applied to IPTG / Xgal plates, containing 20 mg / l ampicillin, plated. Out the white colonies, the plasmid DNA is isolated and by Restriction and DNA sequence analysis characterized. The desired plasmids receive the name pIK1.

Entsprechend wird die DNA (5) nach Tabelle 2 in pUC19 ligiert, das mit PstI und HindIII geöffnet wurde (4). Man erhält das Plasmid pIK2 (6).Accordingly, the DNA (5) according to Table 2 in pUC19 ligated, which was opened with PstI and HindIII (4). you receives the plasmid pIK2 (6).

b) Konstruktion des Mini-Proinsulin-Gensb) Construction of the mini-proinsulin gene

Aus den Plasmiden pIK1 (3) und pIK2 (6) werden die DNA-Sequenzen (2) und (5) gemäß Tabelle 1 und 2 reisoliert und mit pUC19 ligiert, das mit KpnI und HindIII geöffnet wurde (7). Man erhält so das Plasmid pIK3 (8), das für eine modifizierte Humaninsulinsequenz codiert.Plasmids pIK1 (3) and pIK2 (6) become the DNA sequences (2) and (5) according to Table 1 and 2 reisolated and ligated with pUC19 opened with KpnI and HindIII (7). This gives the plasmid pIK3 (8), which is for a modified human insulin sequence encoded.

Das Plasmid pIK3 (8) wird mit MluI und SpeI geöffnet und das große Fragment (9) isoliert. Dieses wird mit der DNA-Sequenz (10)The plasmid pIK3 (8) is opened with MluI and SpeI and the big fragment (9) isolated. This is done with the DNA sequence (10)

ligiert, die das letzte Codon der B-Kette (B30) um ein Arginin-Codon ergänzt und die herausgeschnittenen Codons für die ersten 7 Aminosäuren der A-Kette ersetzt und die Codons für die Aminosäuren 8 und 9 dieser Kette ergänzt.ligate the last codon of the B chain (B30) by one Arginine codon supplements and the excised codons replaced for the first 7 amino acids of the A chain and the Codons for amino acids 8 and 9 of this chain added.

Man erhält so das Plasmid pIK4 (11), das für das erfindungsgemäße Human-Mini-Proinsulin codiert.This gives the plasmid pIK4 (11), which is responsible for the encoded according to the invention human mini-proinsulin.

c) Expressionsvektoren für Mini-Proinsulinc) expression vectors for mini-proinsulin pIK IPIK I

Das aus der EP-A 02 29 998 bekannte Plasmid pK50 (12) (dort Beispiel 3; Fig. 3 [33]) wird mit EcoRI und HindIII gespalten. Beide Fragmente (13) und (14) werden isoliert. Das kleine Fragment (14) mit der IL-2-Teilsequenz wird mit MluI nachgespalten und die IL-2-Teilsequenz (15) isoliert.The plasmid pK50 (12) known from EP-A 02 29 998 (there Example 3, Figure 3 [33]) is cleaved with EcoRI and HindIII. Both fragments (13) and (14) are isolated. The small fragment (14) with the IL-2 partial sequence is cleaved with MluI and the IL-2 partial sequence (15) is isolated.

Das Plasmid pIK4 (11) wird mit EcoRI und HpaI gespalten und das große Fragment (16) isoliert. Dieses wird nun mit der IL-2-Teilsequenz (15) und der synthetischen DNA (17)The plasmid pIK4 (11) is digested with EcoRI and HpaI and the big fragment (16) isolated. This will now be with the IL-2 partial sequence (15) and the synthetic DNA (17)

ligiert, wobei man das Plasmid pIK8 (18) erhält. Dieses codiert für ein Fusionsprotein, in dem auf die ersten 38 Aminosäuren des IL-2 ein Brückenglied Met-Ile-Glu-Gly-Arg und hierauf die Aminosäuresequenz des Mini-Proinsulin folgen.ligated to obtain the plasmid pIK8 (18). This encodes a fusion protein in which the first 38 Amino acids of IL-2 a bridge member Met-Ile-Glu-Gly-Arg and then the amino acid sequence of the mini-proinsulin consequences.

Aus dem Plasmid pIK8 (18) wird das EcoRI-HindIII-Fragment (19) herausgeschnitten, das für das genannte Fusionsprotein codiert. Dieses Fragment wird mit dem großen Fragment (13) ligiert, das bei der Spaltung von pK50 erhalten wurde. Man erhält so den Expressionsvektor pIK10 (20), der für das vorstehend charakterisierte Fusionsprotein codiert.The plasmid pIK8 (18) becomes the EcoRI-HindIII fragment (19) cut out for the said fusion protein coded. This fragment becomes with the big fragment (13) ligated, which was obtained in the cleavage of pK50. you  thus receives the expression vector pIK10 (20), which is responsible for the encoded above characterized fusion protein.

pSW3pSW3

Entfernt man aus dem Vektor pIK10 (20) das NdeI-BstEII-Segment, das die "bom site" einschließt, so erhält man einen Vektor, der in höherer Kopienzahl in der Zelle vorliegt und - wegen der fehlenden "bom site" durch konjugative Plasmide nicht mehr mobilisierbar ist.If one removes the NdeI-BstEII segment from the vector pIK10 (20), that includes the "bom site", you get one Vector, which is present in higher copy number in the cell and because of the lack of "bom site" by conjugative plasmids is no longer mobilizable.

Hierzu wird der Vektor pIK10 (20) mit BstEII und NdeI geschnitten, die DNA mit Ethanol gefällt, in DNA-Polymerase-Puffer überführt und einer Klenow-Polymerasereaktion unterworfen. Die so entstandenen stumpfendigen DNA-Fragmente werden gelelektrophoretisch aufgetrennt und das größere Fragment (21) isoliert. Durch Ligierung erhält man den Vektor pSW3 (22). Nach Transformation von kompetenten E. coli-Mc1061-Zellen und Amplifikation wird das Plasmid pSW3 (22) isoliert und charakterisiert.For this, the vector pIK10 (20) with BstEII and NdeI cut, the DNA precipitated with ethanol, in DNA polymerase buffer transferred and subjected to a Klenow polymerase reaction. The resulting blunt-ended DNA fragments are separated gelelektrophoretisch and the larger Fragment (21) isolated. By ligation one obtains the Vector pSW3 (22). After transformation of competent E. coli Mc1061 cells and amplification becomes the plasmid pSW3 (22) isolated and characterized.

Beispiel 3example 3 Expression in dem Stamm E. coli W3110Expression in strain E. coli W3110

Eine Übernachtkultur aus E. coli-Zellen, die das Plasmid pIK10 (20) oder pSW3 (22) enthalten, wird mit LB-Medium (J. H. Miller, Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, 1972), das 50 µg/ml Ampicillin enthält, im Verhältnis von etwa 1 : 100 verdünnt und das Wachstum über OD-Messung verfolgt. Bei OD=0,5 wird die Kultur auf 1 mM IPTG eingestellt und die Bakterien nach 150 bis 180 Minuten abzentrifugiert. Die Bakterien werden 5 Minuten in einer Puffermischung (7 M Harnstoff, 0,1% SDS, 0,1 M Natriumphosphat, pH 7,0) gekocht und Proben auf eine SDS-Gelelektrophoreseplatte aufgetragen. Nach gelelektrophoretischer Analyse wird im Bereich von ca. 10 Kd eine zusätzliche Bande beobachtet, die dem erwarteten Fusionsprotein entspricht. Diese Bande reagiert im "Western-Blot"-Experiment mit gegen Insulin gerichteten Antikörpern. Schließt man die Zellen unter Druck auf und zentrifugiert anschließend den Aufschluß ab, so wird das Fusionsprotein im Sediment neben anderen unlöslichen Zellbestandteilen gefunden.An overnight culture of E. coli cells containing the plasmid pIK10 (20) or pSW3 (22) is extracted with LB medium (J.H. Miller, Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, 1972) containing 50 μg / ml ampicillin, diluted in the ratio of about 1: 100 and growth over Followed by OD measurement. At OD = 0.5, the culture is reduced to 1 mM IPTG adjusted and the bacteria after 150 to 180 minutes centrifuged. The bacteria will be in one for 5 minutes Buffer mixture (7 M urea, 0.1% SDS, 0.1 M Sodium phosphate, pH 7.0) and samples taken to one SDS gel electrophoresis plate applied. To gel electrophoretic analysis is in the range of about 10 Kd observed an additional band, the expected Corresponds to fusion protein. This gang responds in the "Western Blot" experiment with antibodies directed against insulin.  Close the cells under pressure and centrifuge then the digestion, then the fusion protein in the sediment along with other insoluble cell constituents found.

Die angegebenen Induktionsbedingungen gelten für Schüttelkulturen; bei größeren Fermentationen ist die Wahl anderer Medien und Bedingungen, z. B. zur Erzielung veränderter O.D.-Werte, zweckmäßig.The specified induction conditions apply to shake; for larger fermentations is the choice other media and conditions, eg. B. to achieve modified O.D. values, appropriate.

Beispiel 4example 4 a) Herstellung von Mono-Arg-Insulina) Preparation of Mono Arg Insulin

40 g des durch Zentrifugation und Waschen mit Phosphatpuffer (pH 7) bzw. Wasser angereicherten Fusionsproteins (Trockensubstanzgehalt ca. 25%) werden in 75 ml 98-100%iger Phosphorsäure gelöst und mit 5 g BrCN versetzt. Nach 6stündiger Reaktion bei Raumtemperatur wird das Gemisch mit 2 l Wasser versetzt und gefriergetrocknet.40 g of the by centrifugation and washing with Phosphate buffer (pH 7) or water-enriched Fusion protein (dry matter content about 25%) are in Dissolved 75 ml 98-100% phosphoric acid and with 5 g BrCN added. After 6 hours of reaction at room temperature the mixture is mixed with 2 liters of water and freeze-dried.

Das Fragmentgemisch (10 g) wird in 1 l Pufferlösung (8 M Harnstoff, 0,2 M Tris-HCl [pH 8,5]) gelöst, auf 30°C erwärmt und mit 10 g Natriumsulfit und 2,5 g Natriumtetrathionat versetzt. Nach 90 Minuten bei 30°C gibt man 3 l kaltes Wasser zu und stellt den pH-Wert auf 7,0 ein. Die entstehende Flockung wird abzentrifugiert. Das Hexa-S-Sulfonat des Mini-Proinsulins wird aus dem Überstand durch pH-Einstellung auf 3,5 ausgefällt. Nach 15 Stunden Inkubation bei +4°C wird zentrifugiert. Der Niederschlag wird mit 200 ml Wasser gewaschen und gefriergetrocknet. Man erhält 4,8 g eines Substanzgemisches, in dem durch RP-HPLC ein Mini-Proinsulinanteil von 900 mg bestimmt wird. Die Anreicherung des S-Sulfonats erfolgt in 2 Stufen:The fragment mixture (10 g) is dissolved in 1 l of buffer solution (8 M Urea, 0.2 M Tris-HCl [pH 8.5]), heated to 30 ° C. and with 10 g of sodium sulfite and 2.5 g of sodium tetrathionate added. After 90 minutes at 30 ° C, 3 liters of cold Add water and adjust the pH to 7.0. The resulting flocculation is centrifuged off. The Hexa-S-sulfonate of the mini-proinsulin is removed from the supernatant precipitated to 3.5 by pH adjustment. After 15 hours Incubation at + 4 ° C is centrifuged. The rainfall is washed with 200 ml of water and freeze-dried. you receives 4.8 g of a mixture of substances in which by RP-HPLC a mini-proinsulin content of 900 mg is determined. The Enrichment of the S-sulfonate takes place in 2 stages:

  • 1. Anionenaustausch-Chromatographie über eine 5×60-cm-Säule mit ®Fractogel TSK DEAE-650 M in 3 M Harnstoff; 0,05 M Tris-HCl (pH 8,3). Die Elution wird mit einem Gradienten von 0,05-0,5 M NaCl (je 6 l) vorgenommen. Nach Analyse des Eluats durch isoelektrische Fokussierung fällt man das Produkt aus den vereinigten Fraktionen durch Verdünnung auf 1 M Harnstoff und pH-Einstellung auf 3,5 aus.1. Anion exchange chromatography over a 5 x 60 cm column with ®Fractogel TSK DEAE-650 M in 3 M urea;  0.05 M Tris-HCl (pH 8.3). The elution comes with a Gradients of 0.05-0.5 M NaCl (6 L each) made. After analysis of the eluate by isoelectric Focusing one drops the product from the united ones Fractions by dilution to 1 M urea and pH setting to 3.5 off.
  • 2. Entfernung von hoch- und niedermolekularen Verunreinigungen durch Gelfiltration über ®Sephacryl S200 in 3 M Harnstoff; 0,05 M Tris-HCl; 0,05 M NaCl (pH 8,3). Analyse der Fraktionen und Isolierung des Produktes werden wie im vorhergehenden Schritt durchgeführt. Das Präzipitat wird mit 20 ml Wasser gewaschen und gefriergetrocknet. Man erhält 1,10 g des auf 69% Reinheit angereicherten Produkts.2. Removal of high and low molecular weight Impurities by gel filtration over ®Sephacryl S200 in 3M urea; 0.05M Tris-HCl; 0.05 M NaCl (pH 8.3). Analysis of the fractions and isolation of the Product will be as in the previous step carried out. The precipitate is mixed with 20 ml of water washed and freeze-dried. This gives 1.10 g of the on 69% purity enriched product.

Zur Faltung und Disulfidbrückenbildung wird das S-Sulfonat in 50 ml 8 M Harnstoff; 0,02 M Tris-HCl bei pH 8,6 gelöst. Nach Zusatz einiger Tropfen Octanol wird 15 Minuten lang nachgereinigter Stickstoff eingeleitet. Durch Zugabe von 1,1 ml (16 mMol) 2-Mercaptoethanol erfolgt innerhalb 1 Stunde bei Raumtemperatur die vollständige Reduktion. Die Lösung wird auf eine ®Sephadex-G25-Säule (5×60 cm) aufgetragen und mit 0,05 M Glycin/NaOH (pH 10,6) eluiert. Die Proteinfraktion in 300 ml des Glycinpuffers wird nach Kontrolle und eventueller Korrektur des pH-Wertes (10,6) 2 Tage bei 4°C aufbewahrt. Danach wird der pH-Wert auf 6,8 eingestellt und die Lösung mit 1 mg (3,5 U) Trypsin (Merck, mit L-1-p-Tosylamino-2-phenylethyl-chlormethylketon [TPCK] behandelt) bei Raumtemperatur für 4 Stunden inkubiert. Anschließend wird der pH-Wert auf 8,5 eingestellt, die Lösung mit 1 mg Trypsin-Inhibitor aus Sojabohne (Sigma) und 3 ml 10% ZnCl₂ versetzt und wieder auf pH 6,8 zurückgestellt. Der entstandene Niederschlag wird durch Zentrifugation abgetrennt. Er enthält überwiegend Mono-Arg-Insulin, das durch Ionenaustausch-Chromatographie an S-Sepharose® (2,5×40 cm) in einem Puffer aus 50 mM Milchsäure, 30% Isopropanol (pH 3,5) gereinigt wird. Die Elution erfolgt mittels eines Gradienten von 0,05-0,50 M NaCl (je 1 l). Das Eluat wird durch HPLC analysiert; aus den produkthaltigen Fraktionen fällt man das Mono-Arg-Insulin nach 1 : 1-Verdünnung mit H₂O durch Zusatz von 10 ml 10% ZnCl₂ pro 1 l und pH-Einstellung auf 6,8 aus. Die durch Zentrifugation abgetrennte Fällung wird aus einem Puffer aus 1 g/l Phenol, 10,5 g/l Citronensäure und 200 mg/l ZnCl₂ bei pH 6 kristallisiert. Man erhält nach Gefriertrocknung der mit etwas Wasser gewaschenen Kristalle 390 mg Mono-Arg-Insulin in über 90% Reinheit.For folding and disulfide bridge formation, the S-sulfonate in 50 ml of 8 M urea; 0.02 M Tris-HCl dissolved at pH 8.6. After adding a few drops of octanol for 15 minutes purified nitrogen introduced. By adding 1.1 ml (16 mmol) of 2-mercaptoethanol takes place within 1 hour at room temperature the complete reduction. The solution is applied to a ®Sephadex G25 column (5 x 60 cm) and eluted with 0.05 M glycine / NaOH (pH 10.6). The Protein fraction in 300 ml of the glycine buffer is after Control and possible correction of the pH value (10,6) Kept for 2 days at 4 ° C. Thereafter, the pH becomes 6.8 adjusted and the solution with 1 mg (3.5 U) trypsin (Merck, with L-1-p-tosylamino-2-phenylethyl chloromethyl ketone [TPCK] treated) at room temperature for 4 hours. Subsequently, the pH is adjusted to 8.5, the Solution with 1 mg soybean trypsin inhibitor (Sigma) and 3 ml of 10% ZnCl₂ added and returned to pH 6.8 reset. The resulting precipitate is through Centrifugation separated. It contains predominantly mono-arg insulin, that by ion exchange chromatography on S-Sepharose® (2.5 x 40 cm) in a 50 mM buffer  Lactic acid, 30% isopropanol (pH 3.5) is purified. The Elution is carried out by means of a gradient of 0.05-0.50 M NaCl (1 l each). The eluate is analyzed by HPLC; from the product-containing fractions fall the mono-Arg insulin after 1: 1 dilution with H₂O by addition of 10 ml of 10% ZnCl₂ per 1 l and pH adjustment to 6.8. By Centrifugation separated precipitate is from a buffer 1 g / l phenol, 10.5 g / l citric acid and 200 mg / l ZnCl₂ at pH 6 crystallized. Obtained after freeze-drying the washed with a little water crystals 390 mg Mono Arg insulin in over 90% purity.

Beispiel 5example 5 Herstellung von InsulinProduction of insulin

200 mg Mono-Arg-Insulin (s. Beispiel 4) werden in 100 ml 0,05 M Tris-HCl (pH 8,5) gelöst. Dann wird 1 U (ca. 4 µg) Carboxypeptidase B zugesetzt und die Lösung bei Raumtemperatur schwach gerührt. Nach 3 Stunden wird das Humaninsulin durch Ansäuern auf pH 3,5 und Zugabe von 1 ml 10% ZnCl₂ bei pH 5,5 kristallisiert. Man erhält 200 mg kristallines Insulin mit einer Reinheit von mehr als 85%. Dieses Material wird einer Reinigung durch Ionenaustauscher-Chromatographie an einer Säule mit Fractogel TSK-DEAE-650 M (2,5×40 cm) in 0,1% ®Lutensol ON 100 (BASF AG; Oxethylat eines linearen, gesättigten Fettalkohols von im wesentlichen 12 C-Atomen); 0,05 M Tris-HCl (pH 8,3) unterzogen, wobei die Elution mit einem Gradienten von 0-0,4 M NaCl (je 1 l) erfolgt. Aus den mittels HPLC identifizierten produkthaltigen Fraktionen wird das Insulin nach Zusatz von 10 ml 10% ZnCl₂ und 1 ml 10% Citronensäure bei pH 5,5 kristallisiert. Nach langsamem Rühren über Nacht wird zentrifugiert und das erhaltene Sediment aus 20 ml eines Puffers aus 5 g/l Citronensäure, 125 ml/l Aceton und 200 mg/l ZnCl₂ bei pH 5,5 umkristallisiert. Man erhält 160 mg Insulin mit einer Reinheit von mehr als 95%. 200 mg of mono-arg-insulin (see Example 4) are dissolved in 100 ml 0.05 M Tris-HCl (pH 8.5) dissolved. Then 1 U (about 4 μg) Carboxypeptidase B added and the solution at Room temperature stirred gently. After 3 hours that will be Human insulin by acidification to pH 3.5 and addition of 1 ml 10% ZnCl₂ crystallized at pH 5.5. 200 mg are obtained crystalline insulin with a purity of more than 85%. This material will undergo a cleaning Ion exchange chromatography on a column with Fractogel TSK-DEAE-650 M (2.5 × 40 cm) in 0.1% ® Lutensol ON 100 (BASF AG, Oxethylate of a linear, saturated Fatty alcohol of essentially 12 C atoms); 0.05M Tris-HCl (pH 8.3), eluting with a Gradients of 0-0.4 M NaCl (1 l each) takes place. From the by HPLC identified product containing fractions the insulin after addition of 10 ml of 10% ZnCl₂ and 1 ml 10% Citric acid crystallized at pH 5.5. After slow Stirring overnight is centrifuged and the resulting Sediment from 20 ml of a buffer of 5 g / l citric acid, 125 ml / l acetone and 200 mg / l ZnCl₂ at pH 5.5 recrystallized. 160 mg of insulin are obtained with one Purity of more than 95%.  

Beispiel 6example 6 Herstellung von Insulin aus Mono-Arg-Insulin durch kombinierten Einsatz von Trypsin und Carboxypeptidase BProduction of Insulin from Mono Arg Insulin by combined use of trypsin and carboxypeptidase B

5 mg Mono-Arg-Insulin werden in 20 ml 0,1 M Tris-HCl (pH 8,0) gelöst und auf 30°C erwärmt. Es werden gleichzeitig 2,5 µl Trypsinlösung (1 U/ml) und 150 µl Carboxypeptidase B-Lösung (1 U/ml) zugegeben. Nach 3 Stunden wird die Lösung auf pH 3,5 eingestellt und 2,5 µl Trypsininhibitorlösung (1 U/ml) sowie 200 µl 10%ige ZnCl₂-Lösung zugegeben. Das Humaninsulin wird durch Einstellen auf pH 6,8 ausgefällt, abzentrifugiert und wie in Beispiel 5 kristallisiert. Das kristallisierte Insulin hat eine Reinheit <95%.5 mg Mono Arg insulin are dissolved in 20 ml 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0). dissolved and heated to 30 ° C. There will be 2.5 μl at the same time Trypsin solution (1 U / ml) and 150 μl of carboxypeptidase B solution (1 U / ml) was added. After 3 hours the solution becomes adjusted to pH 3.5 and 2.5 μl trypsin inhibitor solution (1 U / ml) and 200 ul of 10% ZnCl₂ solution was added. The Human insulin is precipitated by adjustment to pH 6.8, centrifuged and crystallized as in Example 5. The crystallized insulin has a purity <95%.

Beispiel 7example 7 Konstruktion eines Hefe-ExpressionsvektorsConstruction of a yeast expression vector

Zunächst wird die DNA-Sequenz (23) (Tabelle 3) nach dem Phosphitverfahren synthetisiert. Diese DNA-Sequenz (23) codiert für die Aminosäuren 49 bis 80 des MFα-Vorläuferproteins und entspricht im wesentlichen der natürlichen DNA-Sequenz.First, the DNA sequence (23) (Table 3) is synthesized by the phosphite method. This DNA sequence (23) codes for the amino acids 49 to 80 of the MF α -Vorläuferproteins and corresponds essentially to the natural DNA sequence.

Die DNA-Sequenz (23) wird zunächst als Sonde zur Isolierung des Gens für den α-Faktor verwendet und hierzu mit ³²P markiert. Mit Hilfe dieser Sonde wird aus einer genomischen λgt11-Hefegenbank (wie sie inzwischen handelsüblich und z. B. bei Clontech Laboratories Inc., 4055 Fabian Way, Palo Alto, CA94 303 erhältlich sind) isoliert. Dazu werden λgt11-Phagen, die das α-Faktorgen tragen, in einem Plaque-Hybridisierungsexperiment identifiziert. Phagen aus als positiv identifizierten Plaques werden isoliert, vermehrt und die DNA gewonnen. Diese wird mit EcoRI gespalten und auf einem 0,8%igen Agarosegel analysiert. Nach einem "Southern-transfer"-Experiment wird die Membran gegen die ³²P-markierte DNA-Sequenz (23) hybridisiert. Phagen-DNA, die ein ca. 1,75-kb-Fragment (24) aufweist, das gegen die DNA-Sequenz (23) hybridisiert, wird erneut mit dem Enzym gespalten und das entsprechende Fragment (24) isoliert. Der Vektor pUC 19 wird mit EcoRI geöffnet (25) und mit dem 1,75-kb-Fragment (24) mit T4-Ligase umgesetzt. Man erhält den Klonierungsvektor (26).The DNA sequence (23) is first used as a probe to isolate the gene for the α- factor and this marked with ³²P. This probe is isolated from a λ gt11 genomic yeast library (as now commercially available and available, for example, from Clontech Laboratories Inc., 4055 Fabian Way, Palo Alto, CA 94 303). For this, λ gt11 phages carrying the α- factor gene are identified in a plaque hybridization experiment. Phages from positively identified plaques are isolated, propagated and the DNA recovered. This is digested with EcoRI and analyzed on a 0.8% agarose gel. After a "Southern transfer" experiment, the membrane is hybridized against the 32 P-labeled DNA sequence (23). Phage DNA having an approximately 1.75 kb fragment (24) that hybridizes to the DNA sequence (23) is cleaved again with the enzyme and the corresponding fragment (24) isolated. The vector pUC 19 is opened with EcoRI (25) and reacted with the 1.75 kb fragment (24) with T4 ligase. The cloning vector (26) is obtained.

Mit dem Ligationsgemisch wird der Stamm E. coli 79/02 transformiert. Weiße Kolonien werden isoliert, hieraus die Plasmid-DNA gewonnen und Plasmide (26), die das 1,75-kb-EcoRI-Fragment enthalten, identifiziert.With the ligation mixture of the strain E. coli 79/02 transformed. White colonies are isolated, from this the Plasmid DNA was recovered and plasmids (26) containing the 1.75 kb EcoRI fragment included, identified.

Die natürliche DNA-Sequenz des Vorläuferproteins für MFα enthält im Bereich der Aminosäuren 8 bis 10 eine PstI-Schnittstelle und im Bereich der Aminosäuren 48/49 eine TaqI-Schnittstelle. Aus der isolierten Plasmid-DNA (26) wird nun durch Umsetzung mit PstI und TaqI das Fragment (27) isoliert, das für die Aminosäuren 9 bis 48 der MFα-Vorläufersequenz codiert. Der Vektor pUC18 wird mit PstI und KpnI geöffnet (28) und mit dem PstI-TaqI-Fragment (27) sowie mit der synthetischen DNA-Sequenz (23) mit Hilfe von T4-Ligase umgesetzt. Mit dem Ligationsgemisch wird E. coli 79/02 transformiert. Das Transformationsgemisch wird auf IPTG-Xgal-Ap-Platten ausplattiert. Weiße Kolonien werden isoliert und die Plasmid-DNA dieser Klone durch Restriktionsanalyse charakterisiert. Man erhält so den Klonierungsvektor (29), der für die Aminosäuren 8 bis 80 der MFα-Vorläufersequenz codiert.The natural DNA sequence of the precursor protein for MF α contains a PstI site in the region of amino acids 8 to 10 and a TaqI site in the region of amino acids 48/49. From the isolated plasmid DNA (26), the fragment (27) which codes for the amino acids 9 to 48 of the MF α precursor sequence is now isolated by reaction with PstI and TaqI. The vector pUC18 is opened with PstI and KpnI (28) and reacted with the PstI-TaqI fragment (27) as well as with the synthetic DNA sequence (23) by means of T4 ligase. The ligation mixture is used to transform E. coli 79/02. The transformation mixture is plated on IPTG-Xgal Ap plates. White colonies are isolated and the plasmid DNA of these clones characterized by restriction analysis. This gives the cloning vector (29) which codes for amino acids 8 to 80 of the MF α precursor sequence.

Aus dem Klonierungsvektor (29) wird durch Umsetzung mit PstI und KpnI die genannte codierende Sequenz (30) ausgeschnitten und in die im folgenden beschriebene Ligierung eingebracht. Hierzu wird der Klonierungsvektor (26) mit EcoRI und partial mit PstI umgesetzt und das die Codierungssequenz für die ersten 8 Aminosäuren der MFα-Vorläufersequenz umfassende Fragment (31) isoliert. Weiterhin wird der Vektor pUC19 mit EcoRI und KpnI geöffnet (32) und mit den beiden beschriebenen Fragmenten (30) und (31) ligiert, wobei der Klonierungsvektor (33) entsteht. Dieser codiert für die gesamte Vorläufersequenz des MFα bis zur Aminosäure 80.From the cloning vector (29), said coding sequence (30) is excised by reaction with PstI and KpnI and introduced into the ligation described below. For this purpose, the cloning vector (26) is reacted with EcoRI and partial with PstI and isolated the coding sequence for the first 8 amino acids of the MF α -Vorläufersequenz comprising fragment (31). Furthermore, the vector pUC19 is opened with EcoRI and KpnI (32) and ligated with the two described fragments (30) and (31) to form the cloning vector (33). This encodes the entire precursor sequence of MF α to amino acid 80.

Der Klonierungsvektor (33) wird mit KpnI und HindIII geöffnet und das große Fragment (34) isoliert. Dieses wird mit dem KpnI-HindIII-Fragment (35) aus dem Plasmid (11), das für das Mini-Proinsulin codiert, ligiert. Man erhält so das Plasmid pIK20 (36), dessen Struktur durch Restriktionsanalyse bestätigt wird.The cloning vector (33) is cloned with KpnI and HindIII opened and the big fragment (34) isolated. This will with the KpnI-HindIII fragment (35) from plasmid (11), the encoded for the mini-proinsulin, ligated. You get that Plasmid pIK20 (36), its structure by restriction analysis is confirmed.

Das Plasmid Yep13 (Broach et al., Gene 8 [1979], 121) wird mit BamHI geöffnet und die überstehenden Enden mit Klenow-Polymerase aufgefüllt (38). Die DNA wird mit Ethanol gefällt und mit alkalischer Rinderphosphatase behandelt.The plasmid Yep13 (Broach et al., Gene 8 [1979], 121) opened with BamHI and the protruding ends with Klenow polymerase filled up (38). The DNA is precipitated with ethanol and treated with alkaline bovine phosphatase.

Aus dem Klonierungsvektor (36) wird mit HindIII und EcoRI das für das Insulin-Derivat und die Vorläufersequenz des MFα codierende Fragment ausgeschnitten und die überstehenden Enden wie beschrieben aufgefüllt (37).From the cloning vector (36), the fragment coding for the insulin derivative and the precursor sequence of the MF α is cut out with HindIII and EcoRI and the protruding ends are filled in as described (37).

Die beiden stumpfendigen DNA-Sequenzen (37) und (38) werden miteinander ligiert, wobei die Plasmide pαfB102 (39) und pαfB104 (40) entstehen. Diese beiden Plasmide unterscheiden sich nur in der Orientierung des insertierten Fragmentes.The two blunt-ended DNA sequences (37) and (38) are ligated together, resulting in the plasmids p α fB102 (39) and p α fB104 (40). These two plasmids differ only in the orientation of the inserted fragment.

Wie in der EP-A 01 71 024 beschrieben, kann hinter die insertierte Sequenz ein Terminator eingesetzt werden (Fig. 4 bis 6 der EP-A 01 71 024). Hierfür eignen sich die NcoI- und/oder die BamHI-Schnittstellen.As described in EP-A 01 71 024, a terminator can be used behind the inserted sequence ( FIGS. 4 to 6 of EP-A 01 71 024). The NcoI and / or BamHI interfaces are suitable for this purpose.

Nach Amplifikation der Plasmid-DNA in E. coli MM294 wird das Plasmid pafB102 (39) in die Leucin-bedürftigen Hefestämme Y79 (α, trp1-1, leu2-1) (Cantrell et al., Proc. Acad. Natl. Sci., USA 82 [1985], 6250) und DM6-6 (α/α leu2-3, 112::ura3⁺/leu2::lys2⁺, trp1⁻/trp1⁻, his3-11, 15/his3-11, 15, ura3⁻/ura3⁻, lys2⁻/lys2⁻, arg4-17/arg4⁺, adel⁻/adel⁺) (Maya Hanna, Dept. Mol. Biol., Massachusetts General Hospital, Boston, USA) nach der Lithium-Methode von Ito, H. et al., J. Bacteriol., 153 (1983), 163, transformiert. Kolonien, die auf selektivem Medium ohne Leucin-Zusatz wachsen können, werden isoliert und vereinzelt. Hefe-Minimalmedium wird mit den einzelnen Kolonien beimpft und 24 Stunden bei 28°C inkubiert. Die Zellen werden abzentrifugiert und der Überstand in einem RIA-Test auf Insulinaktivität überprüft. Aus Hefeklonen, deren Überstand Insulinaktivität zeigt, wird die Plasmid-DNA reisoliert und durch Restriktionsanalyse charakterisiert. Die transformierten Hefestämme werden für die folgende Expression eingesetzt.After amplification of the plasmid DNA in E. coli MM294, the plasmid p a fB102 (39) is transformed into the leucine-requiring yeast strains Y79 ( α , trp1-1, leu2-1) (Cantrell et al., Proc. Acad. Natl. Sci., USA 82 [1985], 6250) and DM6-6 ( α / α leu2-3, 112 :: ura3⁺ / leu2 :: lys2⁺, trp1⁻ / trp1⁻, his3-11, 15 / his3-11 , 15, ura3⁻ / ura3⁻, lys2⁻ / lys2⁻, arg4-17 / arg4⁺, adel⁻ / adel⁺) (Maya Hanna, Dept. Mol. Biol., Massachusetts General Hospital, Boston, USA) after lithium Method of Ito, H. et al., J. Bacteriol., 153 (1983), 163. Colonies that can grow on selective medium without leucine supplement are isolated and separated. Yeast minimal medium is inoculated with the individual colonies and incubated for 24 hours at 28 ° C. The cells are centrifuged off and the supernatant is checked for insulin activity in an RIA assay. From yeast clones whose supernatant shows insulin activity, the plasmid DNA is reisolated and characterized by restriction analysis. The transformed yeast strains are used for the following expression.

Beispiel 8example 8 Expression in HefeExpression in yeast

10 ml Hefevollmedium wird mit Zellen, die aus einer frischen Übernachtkultur eines nach Beispiel 7 erhaltenen Stammes aus selektivem Medium entnommen wurden, so beimpft, daß eine optische Dichte OD₆₀₀=0,1 erreicht wird. Die Kultur wird 8 Stunden bei 28°C geschüttelt, worauf 90 ml frisches Medium zugesetzt werden. Anschließend wird die Kultur für weitere 20 Stunden geschüttelt. Die Zellen werden abzentrifugiert und die Insulinkonzentration im Überstand bestimmt. Die Bedingungen ändern sich für größere Fermentation, z. B. kann frisches Medium kontinuierlich zugesetzt werden.10 ml of whole yeast medium is mixed with cells that are fresh Overnight culture of a strain obtained according to Example 7 from Selective medium were inoculated so that a optical density OD₆₀₀ = 0.1 is reached. The culture will Shaken for 8 hours at 28 ° C, whereupon 90 ml of fresh medium be added. Subsequently, the culture for more Shaken for 20 hours. The cells are centrifuged off and the insulin concentration in the supernatant determined. The Conditions change for larger fermentation, e.g. B. Fresh medium can be added continuously.

Beispiel 9example 9 Reinigung von Mono-Arg-Insulin aus HefeüberstandPurification of Mono Arg Insulin yeast supernatant

Der Fermentationsüberstand wird über eine Adsorptionssäule mit einem porösen Adsorberharz aus einem Copolymer von Styrol und Divinylbenzol (®Diaion HP20) gegeben. Die Säule wurde zuvor mit einem 20-50 mM Acetatpuffer (pH 5) äquilibriert. Nach Waschen mit Tris-Puffer (pH 8) wird ein Isopropanolgradient (0-50%) mit dem 10fachen Säulenvolumen angelegt. Insulinhaltige Fraktionen werden auf pH 6 eingestellt, mit ®MATREX CELLUFINE AM (Fa. Amicon) versetzt, gerührt und abgenutscht und mit 50 mM Acetatpuffer (pH 6) nachgewaschen. Die Waschfraktion und die Hauptfraktion werden vereinigt, mit Milchsäure auf pH 3,5 eingestellt und über eine S-Sepharose-Säule, die mit 50 mM Milchsäure (pH 5)/30% Isopropanol äquilibriert wurde, gegeben.The fermentation supernatant is passed through an adsorption column with a porous adsorbent resin of a copolymer of Styrene and divinylbenzene (®Diaion HP20). The pillar was previously treated with a 20-50 mM acetate buffer (pH 5) equilibrated. After washing with Tris buffer (pH 8) becomes Isopropanol gradient (0-50%) with 10 times Column volume created. Insulin-containing fractions are adjusted to pH 6, with ®MATREX CELLUFINE AM (Fa.  Amicon), stirred and filtered with suction and with 50 mM Acetate buffer (pH 6) washed. The washing fraction and the Main fraction are combined with lactic acid to pH 3.5 adjusted and over an S-Sepharose column, with 50 mM Lactic acid (pH 5) / 30% isopropanol was equilibrated, given.

Die Elution erfolgt mittels eines 0-0,6 M NaCl-Gradienten. Mini-Proinsulin eluiert im Bereich 0,25-0,3 M.Elution is carried out by means of a 0-0.6 M NaCl gradient. Mini-proinsulin elutes in the range 0.25-0.3 M.

Die proinsulinhaltigen Fraktionen werden auf ¼ des Volumens eingeengt und über eine Säule mit Biogel-P10 (Bio-Rad), äquilibriert in 6% Essigsäure (pH 2), gegeben. Das insulinhaltige Eluat wird lyophilisiert und über einen präparativen "reversed-phase"-HPLC-Schritt (RP18-Material, 0,1% TFA, Acetonitrilgradient 20-40%) gereinigt. Nach anschließender Gefriertrocknung wird in Tris-Puffer (pH 6,8) gelöst und mit 4 Einheiten Trypsin pro Gramm Mono-Arg-Proinsulin bei Raumtemperatur 3 bis 5 Stunden inkubiert. Der Reaktionsverlauf wird über "reversed-phase"-Analytik kontrolliert. Es zeigt sich, daß nahezu quantitativ Mono-Arg-Insulin entsteht. Am Ende der Reaktion wird ein pH-Wert von 3,5 eingestellt und die Reaktion durch Zugabe einer äquivalenten Menge Trypsininhibitor beendet. Anschließend wird eine Zinkchloridkonzentration von 0,21 g/l und ein pH-Wert von 6,8 eingestellt. Man erhält einen flockigen Niederschlag, der in Milchsäurepuffer gelöst wird. Die Komponenten werden über S-Sepharose-Chromatographie voneinander getrennt. Fraktionen, die Mono-Arg-Insulin enthalten, werden vereinigt und mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 gemischt. Anschließend wird die Lösung mit 10 ml 10% ZnCl₂ pro 1 l versetzt. Bei pH 6,8 fällt dann Mono-Arg-Insulin aus, das dann in (für Insulin) bekannter Weise umkristallisiert wird.The proinsulin-containing fractions are added to ¼ of the Concentrated volumes and on a column with Biogel P10 (Bio-Rad) equilibrated in 6% acetic acid (pH 2). The insulin-containing eluate is lyophilized and over a preparative "reversed-phase" HPLC step (RP18 material, 0.1% TFA, acetonitrile gradient 20-40%). To subsequent freeze-drying is carried out in Tris buffer (pH 6.8) dissolved and with 4 units of trypsin per gram of mono-arg-proinsulin incubated at room temperature for 3 to 5 hours. The Reaction process is via "reversed-phase" analysis controlled. It turns out that almost quantitatively Mono-Arg insulin arises. At the end of the reaction becomes a pH adjusted by 3.5 and the reaction by adding a equivalent amount trypsin inhibitor terminated. Subsequently is a zinc chloride concentration of 0.21 g / l and a pH set by 6.8. You get a flaky Precipitate dissolved in lactic acid buffer. The Components are purified by S-Sepharose chromatography separated from each other. Fractions, the mono-arg insulin are combined and combined with water Mixed 1: 1. Then the solution with 10 ml 10% ZnCl₂ added per 1 liter. At pH 6.8 then falls Mono-Arg insulin, which is then known in (for insulin) Recrystallized.

Beispiel 10example 10 Herstellung von HumaninsulinProduction of human insulin

Das nach Beispiel 9 dargestellte Mono-Arg-Insulin dient als Ausgangssubstanz für die Carboxypeptidase-B-Spaltung. Dazu wird das Insulinderivat in Tris-Puffer (pH 8,5) gelöst und mit 5 Einheiten Carboxypeptidase B pro Gramm Mono-Arg-Insulin versetzt. Unter schwachem Rühren bei Raumtemperatur wird die Reaktion über 3 Stunden durchgeführt. Dann wird wie in Beispiel 9 beschrieben mit ZnCl₂ gefällt. Humaninsulin wird dann in bekannter Weise gereinigt (DE-B 26 29 568). The mono-Arg insulin shown in Example 9 serves as  Starting substance for the carboxypeptidase B cleavage. To the insulin derivative is dissolved in Tris buffer (pH 8.5) and with 5 units of carboxypeptidase B per gram Mono Arg insulin added. With gentle stirring Room temperature, the reaction is over 3 hours carried out. Then as described in Example 9 with ZnCl₂ like. Human insulin is then administered in a known manner cleaned (DE-B 26 29 568).  

Tabelle 1 Table 1

Genfragment IK I (2) Gene fragment IK I (2)

Tabelle 2 Table 2

Genfragment IK II (5) Gene fragment IK II (5)

Tabelle 3 Table 3

DNA-Sequenz (23) DNA sequence (23)

Claims (10)

1. Verbindung der Formel I B(1-30)-Arg-A(1-21) (I)in der B(1-30) und A(1-21) die B- bzw. A-Kette des Humaninsulins bedeuten.1. Compound of formula I B (1-30) -Arg-A (1-21) (I) in the B (1-30) and A (1-21) the B and A chain of the Human insulin mean. 2. Verbindung der Formel I zur Verwendung als Heilmittel, insbesondere zur Behandlung des Diabetes mellitus.2. Compound of formula I for use as a remedy, in particular for the treatment of diabetes mellitus. 3. Arzneimittel, enthaltend die Verbindung der Formel I.3. Medicaments containing the compound of the formula I. 4. Arzneimittel aus einem pharmakologisch unbedenklichen Träger und der Verbindung der Formel I.4. Medicines from a pharmacologically acceptable Carrier and the compound of formula I. 5. Verwendung der Verbindung der Formel I zur Herstellung der Verbindung der Formel II in der A(1-21) und B(1-30) die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben und die -S-S-Brücken wie im Insulin angeordnet sind, oder von Insulin, vorzugsweise in einer Eintopfreaktion.5. Use of the compound of the formula I for the preparation of the compound of the formula II in which A (1-21) and B (1-30) have the meaning given in claim 1 and the -SS bridges are arranged as in insulin, or of insulin, preferably in a one-pot reaction. 6. Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß man eine für diese Verbindung codierende Genstruktur in einer Wirtszelle, vorzugsweise in einem Bakterium oder in einer Hefe, exprimiert und, falls die Genstruktur für ein Fusionsprotein codiert, aus dem erhaltenen Fusionsprotein die Verbindung der Formel I freisetzt.6. A process for the preparation of the compound of the formula I, characterized in that one for this Compound-encoding gene structure in a host cell, preferably in a bacterium or in a yeast, expressed and, if the gene structure for a Fusion protein encoded, from the obtained  Fusion protein releases the compound of formula I. 7. DNA, codierend für die Verbindungen der Formel I.7. DNA coding for the compounds of the formula I. 8. Genstruktur oder Plasmid, enthaltend die DNA nach Anspruch 7.8. Gene structure or plasmid containing the DNA according to Claim 7. 9. Wirtszelle, vorzugsweise ein Bakterium oder eine Hefe, enthaltend die Genstruktur oder ein Plasmid nach Anspruch 8.9. host cell, preferably a bacterium or a yeast, containing the gene structure or a plasmid Claim 8. 10. Fusionsprotein, enthaltend die Verbindung der Formel I, vorzugsweise über ein Brückenglied -Met-Ile-Glu-Gly-Arg-an den "Ballastanteil" des Fusionsproteins gebunden.10. fusion protein containing the compound of formula I, preferably via a bridge member -Met-Ile-Glu-Gly-Arg-bound to the "ballast portion" of the fusion protein.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5728543A (en) * 1990-09-05 1998-03-17 Hoechst Aktiengesellschaft Clostripain catalyzed hydrolysis of preproinsulin analogs into corresponding insulins
DE19605657B4 (en) * 1995-02-15 2005-12-22 Hanil Synthetic Fiber Co. Ltd. Human proinsulin derivative, coding DNA, DNA-containing expression vector, with this transformed microorganism and use of this human Proinsulinderivats

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728543A (en) * 1990-09-05 1998-03-17 Hoechst Aktiengesellschaft Clostripain catalyzed hydrolysis of preproinsulin analogs into corresponding insulins
DE19605657B4 (en) * 1995-02-15 2005-12-22 Hanil Synthetic Fiber Co. Ltd. Human proinsulin derivative, coding DNA, DNA-containing expression vector, with this transformed microorganism and use of this human Proinsulinderivats

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